液氨是一種重要化工原料，外觀為無(wú)色液體，有強(qiáng)烈刺激性氣味，*易氣化為氣氨。密度0.617g/cm3；沸點(diǎn)為－33.5℃，低于－77.7℃可成為具有臭味的無(wú)色結(jié)晶。
液氨的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，主要用于生產(chǎn)硝酸、尿素和其他化學(xué)肥料，在醫(yī)藥和農(nóng)藥行業(yè)作為原料在使用。在國(guó)防工業(yè)中，用于制造火箭、導(dǎo)彈的推進(jìn)劑?？捎米饔袡C(jī)化工產(chǎn)品的氨化原料，還可用作冷凍劑。生產(chǎn)出的液氨一般存儲(chǔ)在球罐里，而液氨具有可急劇揮發(fā)的特性，存在液位測(cè)量比較困難的問(wèn)題。本文主要介紹了防腐磁翻柱液位計(jì)等液位儀表在測(cè)量液氨球罐液氨本文主要液位中如何選型的原則和指導(dǎo)。
1.氨球罐液位計(jì)的重要性
液氨是化肥生產(chǎn)的重要原材料，液氨產(chǎn)量可達(dá)40萬(wàn)噸/年。液氨易揮發(fā)，又稱為無(wú)水氨，是一種無(wú)色液體。氨作為一種化肥生產(chǎn)的重要原料，為運(yùn)輸及儲(chǔ)存便利，通常將氣態(tài)的氨氣通過(guò)加壓或冷卻得到液態(tài)氨，儲(chǔ)存在液氨球罐。儲(chǔ)存液氨的球罐內(nèi)部溫度略低于環(huán)境溫度。液氨屬堿性，對(duì)銅有強(qiáng)腐蝕性，液氨球罐屬重大危險(xiǎn)源，不能隨便在氨球罐上開(kāi)安裝口，釋放氣中含有大量的可燃?xì)怏w。球罐底部由于生產(chǎn)的原因存有一些油和其他的雜質(zhì)，而且液氨密度隨溫度變化而變化，因此，須給液氨儲(chǔ)存設(shè)備提出嚴(yán)格的技術(shù)要求和安全及生產(chǎn)的重要控制指標(biāo)，故氨球罐液位計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確性和精度也突顯其重要性。
2.氨球罐液位計(jì)選型的實(shí)施步驟
液氨球罐原來(lái)設(shè)計(jì)有氨球罐液位測(cè)量使用的鋼帶液位計(jì)，但是由于其現(xiàn)場(chǎng)指示部分的齒輪的材質(zhì)問(wèn)題以及液氨的強(qiáng)腐蝕性，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后銹蝕嚴(yán)重，無(wú)法正常使用。因此決定換型，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安裝測(cè)試。
2.1選用雷達(dá)液位計(jì)
液氨存儲(chǔ)在球罐中，如果要完整地測(cè)量出液氨的液位必須安裝在球罐的頂部中心位置，而雷達(dá)液位計(jì)安裝原則是不能安裝在中心位置。如果安裝在中央，會(huì)產(chǎn)生多重虛假回波，干擾回波會(huì)導(dǎo)致信號(hào)丟失。結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)中雷達(dá)液位計(jì)無(wú)法加裝閥門，維修、維護(hù)難度大且導(dǎo)波鋼纜上容易附著雜質(zhì)造成信號(hào)失真，因此氨球罐液位計(jì)選用雷達(dá)液位計(jì)不合適。
2.2選用差壓變送器式液位計(jì)
密閉式容器采用差壓液位計(jì)測(cè)量液位通常用雙法蘭液位計(jì)進(jìn)行液位的測(cè)量，雙法蘭液位計(jì)采用毛細(xì)管柱和密封系統(tǒng)解決了引壓管的許多安裝問(wèn)題。這種類型的結(jié)構(gòu)消除了可能在引壓管中產(chǎn)生的泄漏點(diǎn)和堵塞。雙法蘭差壓液位系統(tǒng)是一種成熟可靠的技術(shù)，一直以來(lái)卻很難在高型容器和塔中得到應(yīng)用。因?yàn)檫@些都需要更長(zhǎng)的毛細(xì)管以方便安裝，距離過(guò)長(zhǎng)的毛細(xì)管使得壓力的傳輸變得誤差過(guò)大，并且在環(huán)境溫度變化較大的時(shí)候變得更為明顯。同時(shí)，安裝過(guò)程要求較高，引壓管可能并不可靠，這都是非常嚴(yán)重的困擾。液氨儲(chǔ)存的球罐直徑達(dá)30m，因此采用差壓式液位計(jì)測(cè)量幾乎不可能。
結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)中，示意圖1中取壓管1這個(gè)位置經(jīng)常堆積雜質(zhì)及附著物，造成維修信號(hào)失真。當(dāng)在夏季高溫時(shí)氨球罐內(nèi)的液氨密度隨溫度變化而變化造成信號(hào)失真，此故障且無(wú)法克服，因此氨球罐液位計(jì)選用差壓雙法蘭液位計(jì)不合理。
2.3選用防腐磁翻柱液位計(jì)
防腐磁翻柱液位計(jì)是根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用的方式研制而成。當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)本體管中被磁化了的磁性浮子也隨液體升降，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過(guò)磁耦合傳遞到磁翻柱（也是被磁化過(guò)的）指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180º。當(dāng)液位上升時(shí)翻柱由白色翻轉(zhuǎn)為紅色，當(dāng)液位下降時(shí)翻柱由紅色翻轉(zhuǎn)為白色，指示器的紅白交界處為容器內(nèi)部液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位清晰的指示。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，防腐磁翻柱液位計(jì)需要與干簧管遠(yuǎn)傳變送器配套使用，將現(xiàn)場(chǎng)的液位信號(hào)以4-20mA 的電流信號(hào)遠(yuǎn)傳送到中央控制的ＤＣＳ系統(tǒng)中，達(dá)到對(duì)遠(yuǎn)程罐體的液位高度的監(jiān)控，便于實(shí)時(shí)實(shí)施監(jiān)控。防腐磁翻柱液位計(jì)的遠(yuǎn)傳原理根據(jù)浮筒里磁浮子的位置變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。
結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)中防腐磁翻柱液位計(jì)的浮桶被粘黏的油污及雜質(zhì)或結(jié)晶體卡死而無(wú)法隨液面升降而移動(dòng)，造成顯示失真，并且維護(hù)難度比較大。當(dāng)故障排除時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確，但此故障率頻繁維護(hù)比較困難。氨球罐液位計(jì)不可以選用防腐磁翻柱液位計(jì)。
2.4選用伺服式液位計(jì)
伺服式液位計(jì)是運(yùn)用阿基米德原理，在測(cè)量液體的表面時(shí)，測(cè)量的浮子一般將會(huì)下沉到液體１～２ｍ。這時(shí)浮子將會(huì)受到浮子自身的重力和液體的浮力，那么測(cè)量鋼絲的張力由測(cè)量浮子所受的重力和浮力構(gòu)成。當(dāng)液位靜止的時(shí)候，測(cè)量的浮子處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)測(cè)量鋼絲、測(cè)量鼓及力傳感器以杠桿滑輪平衡原理構(gòu)成力平衡，生產(chǎn)廠給定靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)量鋼絲上的張力為某一個(gè)定值，力傳感器不斷地檢測(cè)到平衡張力為該定值對(duì)應(yīng)的頻率值。當(dāng)液位下降的時(shí)候，測(cè)量浮子所受浮力減小，這時(shí)測(cè)量鋼絲上的張力增加，張力的改變立即傳達(dá)至傳感器的張力絲上，使其拉緊，減震器檢測(cè)到的張力絲上的頻率增加，伺服控制器隨即發(fā)出命令，令伺服電機(jī)帶動(dòng)測(cè)量鼓逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)以微米級(jí)的步幅放下測(cè)量鋼絲，測(cè)量浮子不斷地跟蹤液位下降的同時(shí)，計(jì)數(shù)器記錄了伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，并自動(dòng)地計(jì)算出測(cè)量浮子的位移量，這就是液位的變化量。
小結(jié)：自2013年更換伺服式液位計(jì)以來(lái)，基本沒(méi)有維護(hù)項(xiàng)目，除每年氨球罐的安全檢測(cè)需提起浮筒到浮筒腔內(nèi)，近四年觀察液位測(cè)量均準(zhǔn)確無(wú)誤。伺服式液位計(jì)采用高精度的力傳感器和步進(jìn)馬達(dá)，每步精度可以達(dá)到0.0085mm。該技術(shù)在發(fā)達(dá)**被廣泛采用，因其測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好，因此常用于計(jì)量交接應(yīng)用。在安全方面，伺服式液位計(jì)采用磁耦合技術(shù)，將電氣部分與氨完全密封隔絕，保證了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的安全，這一技術(shù)的可靠性在國(guó)外用戶現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)得到充分證明。但伺服液式位計(jì)安裝也是比較困難，要注意以下幾方面：
（１）導(dǎo)向管內(nèi)壁應(yīng)光滑，盡可能使倒相管垂直。
（２）液位計(jì)根部閥一定要選質(zhì)量可靠且有保證的閥門。
（３）在球罐底部留出一定的距離。一是避免罐底沉降物影響測(cè)量，二是很多儲(chǔ)罐有一個(gè)“死液位”（如：出料口位置決定了低于這個(gè)位置的物料不會(huì)發(fā)生變化），液位計(jì)的零位通常在“死液位”以上。
（４）在安檢時(shí)要將要將伺服式液位計(jì)的浮筒提到浮筒腔內(nèi)，防止對(duì)浮筒的損傷。
（５）在向液氨儲(chǔ)罐進(jìn)料前，必須確保進(jìn)入出關(guān)的液氨不直接沖擊浮筒，避免浮筒受損。
3.結(jié)論
總之，通過(guò)這么幾種液位測(cè)量方式的分析，液氨球罐液位的測(cè)量采用伺服式液位計(jì)比較合理的。在合成氨生產(chǎn)裝置液氨球罐液位的測(cè)量是非常關(guān)鍵的測(cè)量點(diǎn)，它涉及整個(gè)裝置的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，所以我們應(yīng)該重視該測(cè)量點(diǎn)。