差壓式液位計(jì)在密閉容器上應(yīng)用與改進(jìn)

張建宜（唐山三友興達(dá)化纖有限公司電儀車間，河北 唐山 063305）

差壓式液位計(jì)在密閉容器上應(yīng)用與改進(jìn)

張建宜
（唐山三友興達(dá)化纖有限公司電儀車間，河北 唐山 063305）

液位檢測(cè)作為容器中物料儲(chǔ)存的度量手段，為生產(chǎn)過程正常運(yùn)行提供重要依據(jù)，一個(gè)好的液位測(cè)量方案應(yīng)測(cè)量準(zhǔn)確、安裝方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。本文介紹了差壓式液位計(jì)在密閉容器上的應(yīng)用與常見故障處理。

密閉容器；差壓式液位計(jì)；導(dǎo)壓管；蒸汽噴射泵；負(fù)遷移；應(yīng)用改進(jìn)

1 差壓式液位計(jì)概述

1.1 差壓式液位計(jì)測(cè)量原理

對(duì)密閉容器，設(shè)底部壓力為P，液面上的壓力為P1，液位高度為H，則有：

P=P1+pgH

式中：p為介質(zhì)密度，g為重力加速度。

由上式可得：

△P=P-P1=pgH

通常被測(cè)介質(zhì)的密度是已知的，壓差△P與液位高度H成正比，測(cè)出壓差就知道被測(cè)液位高度。當(dāng)被測(cè)容器敞口時(shí)，氣相壓力為大氣壓。差壓計(jì)的負(fù)壓室通大氣即可，此時(shí)也可用壓力計(jì)來測(cè)量液位；若容器是密閉的，則需將差壓計(jì)的負(fù)壓室與容器的氣相相連接。

1.2 差壓式液位計(jì)特點(diǎn)

①檢測(cè)元件在容器中幾乎不占空間，只需在容器壁上開一個(gè)或兩個(gè)孔即可；②檢測(cè)元件只有一、兩根導(dǎo)壓管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，便于操作維護(hù)，工作可靠；③采用法蘭式差壓變送器可以解決高粘度、易凝固、易結(jié)晶、腐蝕性、含有懸浮物介質(zhì)的液位測(cè)量問題；④差壓式液位計(jì)通用性強(qiáng)，可以用來測(cè)液位，也可以用來測(cè)量壓力和流量等參數(shù)。

1.3 使用差壓式液位計(jì)測(cè)量液位注意事項(xiàng)

遇到含有雜質(zhì)、結(jié)晶、凝聚或易自聚的被測(cè)介質(zhì)，用普通的差壓變送器可能引起連接管線的堵塞，此時(shí)需要采用法蘭式差壓變送器；當(dāng)差壓變送器與容器之間安裝有隔離罐時(shí)，需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移。

2 蒸汽噴射泵簡(jiǎn)介

2.1 蒸汽噴射泵工作原理。蒸汽噴射泵，其原理如下：蒸汽噴射泵有一定壓強(qiáng)的工作，蒸汽通過拉瓦爾噴嘴，減壓增速（蒸汽的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能）以超音速噴入混合室，與被抽介質(zhì)混合，進(jìn)行能量交換，混合后的氣體進(jìn)入擴(kuò)壓器，減速增壓（動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓強(qiáng)能），為了減少后級(jí)泵的抽氣負(fù)荷，配置冷凝器，通過有一定溫差的兩種介質(zhì)對(duì)流，進(jìn)行熱交換，達(dá)到冷凝高溫介質(zhì)目的。

2.2 蒸汽噴射泵的特點(diǎn)

①該泵無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分，不受摩擦、潤(rùn)滑、振動(dòng)等條件限制，因此可制成抽氣能力很大的泵。工作可靠，使用壽命長(zhǎng)。只要泵的結(jié)構(gòu)材料選擇適當(dāng)，對(duì)于排除具有腐蝕性氣體、含有機(jī)械雜質(zhì)的氣體以及水蒸等場(chǎng)合極為有利。②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，占地面積小。③工作蒸汽壓力為4～9×105Pa，在一般化工企業(yè)中都具備這樣的蒸汽源。因蒸汽噴射泵具有上述特點(diǎn)，蒸汽噴射泵廣泛應(yīng)用于紡練車間浴站各罐。

3 差壓式液位計(jì)測(cè)量中出現(xiàn)問題

3.1 密閉容器中差壓式液位計(jì)的安裝。為了測(cè)得真正的液位，應(yīng)從測(cè)得的容器底部壓力中減去容器的壓力。為此，在容器的頂部開一個(gè)取壓口，將它接到變送器的負(fù)壓側(cè)。這樣，容器中的壓力同時(shí)作用于變送器的正負(fù)壓側(cè)，所得到的差壓正比于液面高度。①干導(dǎo)壓連接。如果液體上面的氣體不冷凝，變送器低壓側(cè)的連接管就保持干的。這種情況稱為干導(dǎo)壓連接。決定變送器測(cè)量范圍的方法與開口容器液位測(cè)量的方法相同。②濕導(dǎo)壓連接。如果液體上面的氣體出現(xiàn)冷凝，變送器低壓側(cè)的導(dǎo)壓管里就會(huì)漸漸地積存液體，引起測(cè)量誤差。為了消除這種誤差，預(yù)先用某種液體罐充在變送器的低壓側(cè)導(dǎo)壓管中，這種情況稱為濕導(dǎo)壓連接。

3.2 常見故障處理

3.2.1 干導(dǎo)壓連接時(shí)液位計(jì)常見故障處理。熟成桶使用的是干導(dǎo)壓連接，開啟壓縮空氣閥門，依靠壓縮空氣的壓力使粘膠出罐。在測(cè)量時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象是，壓縮空氣閥門開啟時(shí)，液位突然上升，而后馬上恢復(fù)正常。經(jīng)過分析及現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)此故障的原因就是導(dǎo)壓管中某個(gè)節(jié)點(diǎn)漏氣。通常我們?cè)诔瞿z是采用涂抹肥皂泡的方式能迅速發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，緊固后恢復(fù)正常。處理十分方便有效。還有一種故障就是液位超量程后，再次測(cè)量液位顯示偏低。這是由于超量程后，有粘膠進(jìn)入導(dǎo)壓管，此時(shí)清理導(dǎo)壓管即可恢復(fù)正常。我們總結(jié)了熟成桶液位不準(zhǔn)時(shí)的幾種情況，以及相應(yīng)的處理辦法：①當(dāng)容器內(nèi)液位不變而給密閉容器加壓時(shí)液位上升，停止加壓后液位又回到原來值，則說明負(fù)相導(dǎo)壓管有漏點(diǎn)需檢查負(fù)相導(dǎo)壓管的各個(gè)連接點(diǎn)。②當(dāng)密閉容器加壓時(shí)液位上升很多超過35%，則有可能是負(fù)相導(dǎo)壓管堵，需對(duì)負(fù)相導(dǎo)壓管及集液罐進(jìn)行清理。③當(dāng)密閉容器正常液量時(shí)液位一直偏低則說明負(fù)相導(dǎo)壓管內(nèi)積液有可能太多，需對(duì)負(fù)相導(dǎo)壓管進(jìn)行排液。④當(dāng)密閉容器加壓時(shí)液位下降，停止加壓時(shí)液位又上升則有可能是正相導(dǎo)壓膜片處結(jié)膜，需對(duì)正相導(dǎo)壓膜片進(jìn)行清理。

3.2.2 帶有蒸汽噴射泵的密閉容器液位測(cè)量的故障及改進(jìn)措施。在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，不加蒸汽時(shí)，液位測(cè)量準(zhǔn)確，蒸汽閥一打開就出現(xiàn)液位虛高的現(xiàn)象。經(jīng)過分析，液位虛高是由于蒸汽閥打開后，大量蒸汽突然涌入密閉罐內(nèi)，密閉容器內(nèi)部有兩個(gè)壓力，一個(gè)是液位壓力，一個(gè)是內(nèi)部氣壓，蒸汽進(jìn)入罐內(nèi)后內(nèi)部氣壓突然升高，液位變送器正壓室所受壓力隨之增大，而此時(shí)負(fù)壓室壓力并未發(fā)生變化，從而造成液位虛高的現(xiàn)象。此前脫硫罐并非密閉罐，而是罐頂有孔，氣相壓力與大氣壓相當(dāng)，所以并未產(chǎn)生液位虛高的情況。近期為杜絕跑冒滴漏現(xiàn)象，將罐頂開孔封閉，形成了密閉容器。

針對(duì)這個(gè)問題，改進(jìn)方案有兩個(gè)；一是使用雙法蘭液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量；二是負(fù)壓側(cè)加導(dǎo)壓管進(jìn)行測(cè)量。如果選用第一套方案，需要準(zhǔn)備雙法蘭液位計(jì)直接安裝即可，出于改造方便和成本方面的考慮，我們選用了第二套方案，負(fù)壓側(cè)加導(dǎo)壓管進(jìn)行測(cè)量。

利用罐體頂部的法蘭開孔加導(dǎo)壓管及集液罐，但是由于蒸汽易冷凝的特殊性，集液管需要經(jīng)常清理，這樣對(duì)于日常維護(hù)非常不方便。在生產(chǎn)中很多容器都處于高溫狀態(tài)，容器內(nèi)的介質(zhì)常常處于氣液平衡狀態(tài)，此時(shí)，由于導(dǎo)壓管上端的溫度低于容器內(nèi)的溫度，蒸汽會(huì)從小孔進(jìn)入導(dǎo)壓管冷凝成液體。利用這一特點(diǎn)，可以向負(fù)相導(dǎo)壓管內(nèi)預(yù)先注入將來容器中要裝的介質(zhì)，然后對(duì)差壓液位計(jì)進(jìn)行負(fù)遷移（調(diào)零）。因此，在改造時(shí)將集液罐置于罐頂部，并打開集液管頂端絲堵，使負(fù)向?qū)汗芗凹汗軆?nèi)充滿緩沖溶液。這一系列準(zhǔn)備工作做好后，重新對(duì)液位計(jì)進(jìn)行位置調(diào)零。這樣，即使蒸汽冷凝，也會(huì)流回脫硫罐內(nèi)，集液管內(nèi)緩沖液高度也不會(huì)發(fā)生變化，液位計(jì)負(fù)壓側(cè)所受的壓力不會(huì)發(fā)生變化，所以不會(huì)對(duì)液位測(cè)量造成影響。

經(jīng)過這一系列改造后，帶蒸汽噴射泵密閉罐的液位測(cè)量十分準(zhǔn)確，并且仍然使用原來的液位變送器，成本并未提高，對(duì)這類容器的液位測(cè)量有很重要的意義。

[1]樂嘉謙.儀表工手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

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