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電容式液位計在己二酸裝置上的應用

作時間:2016-07-21  來源:  作者:
   

【摘要】山東某公司年產16 萬t 己二酸裝置中,較多關鍵位置的液位計在裝置投產不到一年的時間裏,多次出現故障並嚴重影響正常生產,針對液位計存在的問題,以及介質工況溫度高、腐蝕性強、易結晶掛料及顆粒物溶液等狀況,采用SC700 型電容式液位計替代原磁致伸縮液位計和雙法蘭液位計進行技術改造,並在二元酸熔融罐液位進行試用,效果較好。之後,將所有存在問題的液位計成功進行了改型。改造之後,裝置運行穩定,再未出現因液位計故障導致的各類問題。

        山東某公司年產16 萬t 己二酸裝置中使用的液位計,主要有磁致伸縮液位計、雙法蘭液位計等。該裝置開車運行不到一年的時間裏,某些關鍵位置的液位計即出現測量不準、液位計損壞等情況,故障率陡升,部分溫度高、腐蝕性強及易結晶等惡劣工況的液位計相繼出現問題,數量較多的法蘭式液位計、差壓變送器膜盒出現了腐蝕損壞情況,且腐蝕嚴重。

        在分析了液位計故障的原因之後,采用SC700 型電容式液位計替代磁致伸縮液位計雙法蘭液位計,改造初期,選擇二元酸熔融罐液位進行試用,效果較好。繼而將所有存在問題的液位計進行改型。

1 液位計故障現象與原因分析
        裝置中二元酸液位LT_248321 為插入式法蘭變送器,儀表測量膜片材料為316L,介質為熔融二元酸,溫度175℃,開車期間儀表即損壞,使用周期不超過一個月,膜盒出現針孔式腐蝕,更換鉭材質平膜片變送器後,未出現腐蝕,但結晶造成儀表仍無法正常使用; 二元酸液位LT_248103 為插入式法蘭變送器,儀表材料為316L,介質為二元酸和蒸汽,125℃,裝置開車初期即損壞,使用周期不超過一年,膜盒膜片腐蝕脫落; 平衡罐液位計LT-241392A 為磁致伸縮液位計,工況溫度90℃,介質為己二酸、硝酸及水等,介質易結晶,造成磁致伸縮浮球頻繁出現卡滯,故障率高,無法正常測量; 活性炭液位計LT-243101 和LT-243102 為磁致伸縮液位計,工況溫度20℃,介質為活性炭水溶液,介質為帶顆粒物溶液,磁致伸縮浮球頻繁出現卡滯,故障率高,無法正常測量。為此公司組織技術力量對液位計測量不準,故障頻發的原因進行了分析研究,結論如下:

a. 介質溫度高、腐蝕性強。造成雙法蘭液位變送器膜片腐蝕嚴重,部分變送器膜片甚至完全脫落,在較短的時間內即腐蝕損壞,部分儀表試車期間短短幾天膜片即損壞。
b. 易結晶掛料。易結晶問題造成磁致伸縮液位計浮球頻繁出現卡滯情況,故障率高,無法正常測量,使用平膜片雙法蘭液位變送器同樣無法正常測量。
c. 顆粒物溶液。溶液內的顆粒物積存於磁致伸縮液位計的浮球與探杆間,造成浮球卡滯,無法活動自如,故障率較高。

2 改進措施
        針對液位計自身的問題,以及現場工況存在的溫度高、腐蝕性強、易結晶掛料及顆粒物溶液等介質狀況,研究決定采用SC700 型電容式液位計進行改型試驗。電容式液位計通過檢測電容變化測量液位,其電容傳感器是根據圓筒形電容器原理工作的。SC700 型電容式液位計的測量電極由內極和外套組成,內極材料為316L,外極材料為PFA,被測介質壓力可達320bar ( 1bar =100kPa) ,介質溫度- 200 ~ 250℃,耐酸堿度高,可應用於各種惡劣苛刻的工況環境。

2. 1 安裝
        SC700 型電容式液位計采用內插方式安裝在設備頂部,如圖1 所示。安裝時,需保護電容液位計探極外表包覆的特氟龍塗層不被碰壞劃傷,並緊固上下法蘭使上下法蘭處於電氣接通狀態( 接觸電阻為0Ω) ,如果容器有攪拌應使傳感器探極遠離攪拌葉片以防損壞探極。

 電容式液位計安裝示意圖

2. 2 調試校準
        SC700 型電容式液位計的調試校準原理如圖2 所示,即根據工藝情況確定液位的零點和滿點,並使用零點和量程設置功能計算並設置零點電容Co和滿點電容Cfs。

電容式液位計的調試校準原理

根據圖2,可得如下算式:

 

h% = ( Cx C0) /( CFS C0) × 100%
h = h% × H
I0 = 4 + H% × 16
式中C0 ———液位最低點傳感器電容,pF;
Cx ———傳感器電容,pF;
CFS———液位最高點傳感器電容,pF;
h ———液位高度,m;
h% ———百分液位;
H ———量程,m;
I0 ———輸出電流,mA
2. 2. 1 快捷零點和量程標定方法
快捷零點和量程的標定方法分為3 種情況,具體如下:
a. 容器設備內液位為空時進行零點標定。當液位處於零點時,按住“SET +∨”鍵並持續5s,進入零點快捷菜單; 按“∧”鍵選擇“YES”進行零點校準操作; 按“SET”鍵確認選擇。
b. 容器設備內液位滿時進行量程標定。當液位處於滿點時,按住“SET +∧”鍵持續5s,進入零點快捷菜單,LCD 顯示“NO”; 按“∧”選擇“YES”進行量程校準操作; 按“SET”鍵確認選擇。
c. 檢查零點和量程標定後的電容值。使用“∨”鍵觀察零點和滿點處傳感器的電容值。

2. 2. 2 在線任意液位位置的標定
        已知傳感器電容零點,已知任意液位位置,並讀取儀表電容檢測值,從而計算出量程電容值; 將零點電容值和量程電容值分別手動輸入儀表,完成儀表的在線標定。
        此方法適用於在線更換儀表,適用於在線裝置無法升降液位並完成量程標定的情況。

3 實施效果
        改造初期,將二元酸液位計LT_248321 改為電容式液位計並進行試驗,儀表測量準確,使用周期長,安裝調試方便,可在線進行更換並設置零點、滿點參數。試用一段時間後拆檢電容式液位計,電極和護套完好,未出現進液、腐蝕等情況。
        目前已將所有存在問題的近20 台雙法蘭液位計和磁致伸縮液位計進行了更換改型,徹底解決了己二酸裝置液位儀表故障率高、運行不穩定的問題。

4 結束語
        己二酸裝置液位計的成功改型,證實SC700型電容式液位計適用於強酸堿腐蝕、易結晶掛料及熔融等惡劣工況。改造之後,SC700 型電容式液位計測量準確,不受液體結晶掛料的影響,探極和護套結構可靠。在惡劣工況下使用周期長,液位計性能可靠,故障率低,安裝調試簡單,在線更換方便。相比於進口液位計,SC700 型電容式液位計的價格優勢明顯,性能可靠,目前已在公司多套裝置中推廣使用。
 

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