淺析超聲波料位計(jì)在PTA生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用

孫士偉 張洪新 徐壽永（烏魯木齊石化公司化纖廠儀表車間 新疆 烏魯木齊 830019）

一、前言

PTA裝置自九五七開車以來，生產(chǎn)PTA粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存儲要求各方面條件高。一直以來，PTA裝置的各大料倉都存在著無法真實(shí)準(zhǔn)確的取得其料位的難題。氧化裝置在生產(chǎn)過程中總的來說可以分為氧化，精制和氣送三大部分組成，每一部分都有料倉，需要對其進(jìn)行穩(wěn)定可靠的料位測量。

二、超聲波料位計(jì)測量結(jié)構(gòu)及性能

超聲波物位計(jì)的工作原理是由換能器（探頭）發(fā)出高頻超聲波脈沖遇到被測介質(zhì)表面被反射回來，部分反射回波被同一換能器接收，轉(zhuǎn)換成電信號。超聲波液位計(jì)利用聲吶原理，采用非接觸測量方法，可測量高溫、高壓等密閉容器內(nèi)液位高度]。利用“三傳感器法”測量超聲脈沖的往返時(shí)間，從而直接獲取液位高度，而與超聲波在液體介質(zhì)中的傳播速度無關(guān)。該測量系統(tǒng)可對多點(diǎn)液位進(jìn)行分時(shí)測量，具有存貯、打印輸出、越位報(bào)警和通訊等各種功能，是一種非常理想的智能型產(chǎn)品。

超聲波物位計(jì)在整個(gè)生產(chǎn)過程中起了非常大的作用。在烏石化公司PTA生產(chǎn)裝置使用較大的罐或者其他存儲設(shè)備時(shí)，首選測量儀器就是超聲波物位計(jì)，因?yàn)槌暡ㄎ镂挥?jì)測量范圍廣，不與介質(zhì)接觸，受介質(zhì)影響較小。它是利用聲波的回差技術(shù)進(jìn)行測量，受外界干擾較小。所以一個(gè)好的料倉測量儀表直接關(guān)系著產(chǎn)品最終的產(chǎn)量及保護(hù)設(shè)備的完好及長周期運(yùn)行的重要指標(biāo)。

三、安裝

我廠PTA裝置大料倉在使用超聲波料位計(jì)時(shí)，在安裝方面我們注意：最高料位不得進(jìn)入測量盲區(qū)；儀表距罐壁必須保持一定的距離；儀表的安裝盡可能使換能器的發(fā)射方向與液面垂直。由于儀表的專業(yè)技術(shù)要求，每一臺儀表在安裝方面都是考驗(yàn)儀表工的技術(shù)功底。我們用超聲波物位計(jì)測量料倉的料位，在安裝方面做了很多的工作。換能器發(fā)射超聲波脈沖時(shí)，都有一定的發(fā)射開角。

從換能器下緣到被測介質(zhì)表面之間，由發(fā)射的超聲波波束所輻射的區(qū)域內(nèi)，不得有障礙物，因此安裝時(shí)應(yīng)盡可能避開罐內(nèi)設(shè)施，如：人梯、限位開關(guān)、加熱設(shè)備、支架等。 另外須注意超聲波波束不得與加料料流相交。安裝儀表時(shí)還要注意安息角，投料口，死角，橋的影響，所以這些地方都不可以安裝儀表。儀表距罐壁必須保持一定的距離；儀表的安裝盡可能使換能器的發(fā)射方向與介面垂直。

四、超聲波物位計(jì)的硬件設(shè)計(jì)

超聲波物位計(jì)硬件設(shè)計(jì)原理圖

工作流程：在我們的這個(gè)PTA生產(chǎn)裝置中，超聲波物位計(jì)最終信號傳遞到DCS。也就是FDU 90一次表探頭經(jīng)聲波發(fā)射測量信號，并把測量信號傳遞給現(xiàn)場超聲波測量儀，現(xiàn)場超聲波測量儀轉(zhuǎn)換成4-20m A電流信號，然后傳送到DCS，由DCS進(jìn)行信號識別并顯示當(dāng)前測量值，操作工根據(jù)這個(gè)測量值來進(jìn)行控制產(chǎn)品的產(chǎn)量。

五、優(yōu)點(diǎn)及誤差與干擾分析

聲速與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。PTA生產(chǎn)裝置中受溫度影響較大，如果測距精度要求很高，則應(yīng)該通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕ＵＢ曀俅_定后，只要測得超聲波往返時(shí)間，即可求得距離，也就是物位。在系統(tǒng)加入溫度傳感器來檢測環(huán)境溫度，可進(jìn)行溫度補(bǔ)償。為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)在軟硬件上采用抗干擾措施。

在實(shí)際測量時(shí)物位周圍會存在一些其他的或強(qiáng)或弱的信號來干擾超聲波，為了降低或者消除外界干擾，在原有超聲波設(shè)計(jì)的抗干擾基礎(chǔ)上，我們采用屏蔽的措施來控制外界信號對超聲波的影響，從而提高測量的穩(wěn)定性。

六、應(yīng)用中的理解及分析

本次對超聲波物位計(jì)的淺析，論述了超聲波物位計(jì)在PTA裝置中的使用條件及在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題和解決方法。超聲波物位計(jì)在整個(gè)PTA生產(chǎn)流程中起到了十分重要的作用。另外，一個(gè)裝置使用超聲波物位計(jì)可以大大減少儀表工作維護(hù)量，這在生產(chǎn)的另一方面又節(jié)約了人力和物力。

超聲波物位計(jì)在安裝及應(yīng)用過程中需注意幾點(diǎn)：一是作為安裝使用人員必須知道其工作原理，認(rèn)真閱讀說明書，這樣才能在最短的時(shí)間，最有效、準(zhǔn)確的安裝和使用。二是要根據(jù)自身的介質(zhì)特性，合理做好對超聲波物位計(jì)的維護(hù)，例如增加工藝風(fēng)或者儀表風(fēng)對探頭表面時(shí)刻吹掃，需要注意的是氣量不能太大，要根據(jù)實(shí)際的測量來調(diào)整。三是北方冬天比較寒冷，最好對超聲波儀表進(jìn)行保溫處理，這樣才能不影響儀表測量精度。

結(jié)束語

本次論文闡述了超聲波物位計(jì)在PTA工業(yè)生產(chǎn)中起到的明顯作用，分析了超聲波物位計(jì)測量原理及在PTA裝置中產(chǎn)生的干擾條件及誤差分析，為以后的PTA等化工裝置在使用超聲波物位計(jì)測量料倉物位打下了基礎(chǔ)。