摘要：液氨作為化肥工業(yè)和基礎(chǔ)化工的重要原料，主要用于生產(chǎn)硝酸、尿素及其他化學(xué)肥料，廣泛應(yīng)用于化工行業(yè)。被氨屬子危險(xiǎn)化學(xué)品，其儲(chǔ)罐液位需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且需要設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警和聯(lián)鎖。本文針對(duì)液氨儲(chǔ)罐液位測(cè)量，介紹了幾種常用的被位計(jì)的工作原理、安裝方式、注意事項(xiàng)等，旨在為設(shè)計(jì)單位和液氨儲(chǔ)罐用戶進(jìn)行液位計(jì)選型時(shí)，提供一定的技術(shù)支持和參考，以滿足安全生產(chǎn)的要求。

液氮是一種無(wú)色、易燃、有毒的液體，有強(qiáng)烈的剌激性氣味，容易氣化轉(zhuǎn)變?yōu)闅獍?。根?jù)**安全監(jiān)管總局發(fā)布的《*批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄》的通知，氨儲(chǔ)存系統(tǒng)屬*批重點(diǎn)監(jiān)控的化工工藝，氨溫度、壓力、流量、液位等均為重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)。在進(jìn)行液位測(cè)量、監(jiān)控時(shí)，自控系統(tǒng)中必須設(shè)置高低液位報(bào)警和聯(lián)鎖停泵，故保證液位連續(xù)、穩(wěn)定、精確測(cè)量尤其重要。

1、差壓變送器液位測(cè)量

1.1 接管式差壓變迭器測(cè)量

測(cè)量原理如圖l所示。

計(jì)算量程：fj, P；Hxgx P l (Pa)

正遷移量：A=H伽gx：P I(Pa)

遷移后測(cè)量范圍：A-A+fj, P

圖1中，P 1為介質(zhì)密度，H。為液位起始點(diǎn)。差壓變送器與液體導(dǎo)管為水平安裝，只要確定氣相管內(nèi)無(wú)冷凝液，當(dāng)液位密度穩(wěn)定時(shí)，即可準(zhǔn)確測(cè)量液體的高度。但在液氨儲(chǔ)罐的液位測(cè)量過(guò)程中，氣相管內(nèi)的氣氨會(huì)隨環(huán)境瘟度的變化而冷凝，產(chǎn)生壓差，故這種接管式的差壓測(cè)量方法不適用于液氮儲(chǔ)罐的測(cè)量。

1.2 隔膜式雙法蘭差壓變送器測(cè)量

1.2.1 測(cè)量原理（如圖2所示）

計(jì)算量程：△ P=Hxgxρ1(Pa）

負(fù)遷移量：B＝hxgxρ0-H0xgxρ1(Pa)

遷移后測(cè)量范圍：-B～-B+△P

因氨為腐蝕性介質(zhì)，故應(yīng)采用隔膜式的雙法蘭差壓變送器，ρ0為毛細(xì)管中所充硅油的密度，h為兩個(gè)法蘭中心高度之差。

1.2.2 注意事項(xiàng)

選用隔膜雙法蘭差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，變送器的安裝位置受毛細(xì)管長(zhǎng)度的制約，毛細(xì)管長(zhǎng)度一般為2～10m，且需要對(duì)毛細(xì)管采取保護(hù)和絕熱措施，故選型時(shí)需要特別注意儲(chǔ)罐的法蘭間距，以選擇合適的隔膜差壓變送器。

1.2.3 常見(jiàn)故障分析

1）液位無(wú)指示，可能為變送器硬件故障或連接線路故障。

2）液位指示為*大(*小)，可能為低壓側(cè)(高壓側(cè))膜片、毛細(xì)管壞或封入液泄漏低壓側(cè)(高壓側(cè))導(dǎo)致引壓閥堵。

3）液位指示為偏大（偏?。?，可能為低壓側(cè)(高壓側(cè))放空堵頭漏，或低壓側(cè)(高壓側(cè))閥門未全開(kāi)，或儀表未校準(zhǔn)。

4）指示值無(wú)變化，可能為高、低壓側(cè)膜片或毛細(xì)管同時(shí)損壞，或電路板故障。

1.3 電子遠(yuǎn)程傳感器

1.3.1 工作原理

這是一種新型差壓測(cè)量方式，分別利用兩個(gè)壓力傳感器進(jìn)行高低壓側(cè)的壓力測(cè)量，并將差壓在其中一個(gè)傳感器中進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算完成后采用標(biāo)準(zhǔn)的兩線制信號(hào)輸出。其特點(diǎn)是：采用電子遠(yuǎn)傳系統(tǒng)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電纜取代了傳統(tǒng)的引壓管和毛細(xì)管，消除溫度影響和測(cè)量偏差，無(wú)需伴熱或絕緣，無(wú)需零點(diǎn)遷移計(jì)算，減少了例行維護(hù)，但目前生產(chǎn)廠家較少。

1.3.2 常見(jiàn)故障分析

1）液位無(wú)指示，可能為高低壓側(cè)的任一壓力變送器硬件故障或連接線路故障。

2）液位指示為*大(*小)，可能為低壓側(cè)(高壓側(cè))壓力變送器故障。

3）液位指示為偏大（偏小），可能為低壓側(cè)(高壓側(cè))放空堵頭漏，或低壓側(cè)(高壓側(cè))閥門未全開(kāi)，或儀表未校準(zhǔn)。

4）指示值無(wú)變化，可能為用于計(jì)算的壓力傳感器故障，或電路板故障。

綜上所述，差壓變送器是測(cè)量液位*常用的一種方式，其精度較高，一般可達(dá)到±0.2%，但在液氨儲(chǔ)罐液位的測(cè)量中可能受介質(zhì)屬性和儲(chǔ)罐容量大小的限制，選擇時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適類型的差壓變送器測(cè)量方式。

2、磁翻板液位計(jì)

2.1 工作原理

磁翻板液位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)主導(dǎo)管中的浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過(guò)磁耦合傳遞到現(xiàn)場(chǎng)指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°，當(dāng)液位上升時(shí)，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，當(dāng)液位下降時(shí)，翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色，指示器的紅、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位的指示。

2.2 安裝方式及注意事項(xiàng)

側(cè)裝式磁翻板液位計(jì)產(chǎn)品可以做到高密封、防泄漏和在高溫、高壓、高粘度、強(qiáng)腐蝕性條件下安全可靠地測(cè)量液位，全過(guò)程測(cè)量無(wú)盲區(qū)、顯示醒目，讀數(shù)直觀，并且測(cè)量范圍大，配上液位報(bào)警、控制開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)液位或界位的上下限報(bào)警和控制，配上液位變送器可將液位界位信號(hào)轉(zhuǎn)換成二線制4~20mADC的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測(cè)、指示、記錄與控制。

3 導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)

3.1 工作原理

導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是依據(jù)時(shí)域反射原理為基礎(chǔ)的雷達(dá)液位計(jì)，其電磁脈沖以光速沿鋼纜或探棒傳播，當(dāng)遇到被測(cè)介質(zhì)表面時(shí)，雷達(dá)液位計(jì)的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發(fā)射裝置，發(fā)射裝置與被測(cè)介質(zhì)表面的距離D與脈沖在其間的傳播時(shí)間t成正比：

D=c*t/2 ，其中c為光速。

經(jīng)計(jì)算得出液位高度。

導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可分為桿式探頭和纜式探頭。一般桿式探頭的測(cè)量范圍為0～4m，僅適用于小型儲(chǔ)罐的液位測(cè)量；纜式探頭的測(cè)量范圍為0～30m，與桿式相比運(yùn)輸也更方便。因此，液氨儲(chǔ)罐液位測(cè)量常選用纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)。

3.2 安裝方式及注意事項(xiàng)

圖3中，左側(cè)儀表為纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的安裝示意圖。

1）連接方式為頂部法蘭安裝，法蘭壓力等級(jí)不低于儲(chǔ)罐的壓力等級(jí)。

2）確定頂部法蘭的安裝位置后，應(yīng)在法蘭中心正下方容器底部位置，由設(shè)備專業(yè)提前制作用于固定纜繩探頭的安裝支架。

3）纜式探頭端部重錘應(yīng)帶有螺栓孔，用于在容器底部用螺栓固定纜繩，但要注意纜繩不能拉得太緊。纜繩的長(zhǎng)度需要根據(jù)頂部法蘭位置及固定支架高度計(jì)算后取合適值。

4）不得將探頭安裝在進(jìn)出料口附近，并盡量遠(yuǎn)離管壁和罐內(nèi)設(shè)施，確保探頭不接觸罐內(nèi)的任何設(shè)備，以防止抑制波的干擾。

3.3 常見(jiàn)故障分析

1）液位無(wú)指示，可能為導(dǎo)波雷達(dá)變送器硬件故障或連接線路故障。

2）液位持續(xù)不變，可能因?qū)Рɡ|繩已與設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件接觸或有強(qiáng)烈的干擾回波。

3）液位不穩(wěn)定、波動(dòng)較大，可能為干擾回波增強(qiáng)或因液氨進(jìn)出導(dǎo)致液面不穩(wěn)定。

纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，采用兩線制24V DC回路供電，信號(hào)沿纜繩傳播，能量損失小，反射信號(hào)強(qiáng)，測(cè)量精度高（可達(dá)±0.05%），信號(hào)穩(wěn)定，性能可靠，運(yùn)行成本低，具有明顯優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于大型儲(chǔ)罐的液位測(cè)量。

結(jié)束語(yǔ)

隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，各種類型的儀表也不斷發(fā)展成熟，能達(dá)到精確測(cè)量、滿足控制和聯(lián)鎖的要求。液氨作為一種危險(xiǎn)化學(xué)品，其儲(chǔ)罐的測(cè)量必須滿足**相關(guān)規(guī)范和工藝的要求。現(xiàn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，液氨儲(chǔ)罐均已配置液位檢測(cè)儀表，而且同一儲(chǔ)罐至少配備兩種不同類別的液位計(jì)，并設(shè)置報(bào)警、聯(lián)鎖系統(tǒng)。自控設(shè)計(jì)人員在選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝要求、儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、維護(hù)及經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮，選擇合適的儀表組合方式，實(shí)現(xiàn)液氨儲(chǔ)罐的液位監(jiān)控。