智能電容式液位計在石油化工行業的應用

張東民，馬艷玲，李民舉，馬振偉

（江蘇新海石化有限公司 儀修車間，江蘇 連云港 222113）

鍋爐汽包水位測量的重要性是人所共知的，長期以來鍋爐汽包水位連續測量技術方面得到了突破，原來的存在“假水位”、反應慢、成本高、正負遷移等問題，目前得到了很好的解決。本公司2017 年采用北京科普斯特自動化儀表有限公司針對鍋爐汽包水位測控工況專利設計生產出的CAP-3031 智能電容式液位計[1]，目前安全平穩運行中。

1 設計要求

1.1 目的

原先采用平衡容器加變送器方式測量液位，由于經常出現波動或者不可靠情況，后來改用智能電容式鍋爐汽包液位計。該液位計是采用先進的、具有全程測量自動樸償功能的高基準電容檢測專利技術制造而成，解決了傳統電容式液位計難以克服的測量系統溫度漂移大，被測介質介電常數變化對測量的影響大，測試線性較差及需要人工進行現場標定等問題。能夠對鍋爐汽包水位實現安全、可靠、準確的全工況測控，對保證鍋爐安全、高效、節能運行有重要意義。可廣泛應用于各種規格的工業汽包、高加、余熱鍋爐汽包、轉化爐等壓力容器的液位測控。

1.2 工作原理

利用液位變化與其對測量探極產生的電容變化之間的關系，通過專用模式系統軟件將檢測的電容變化經各種補償計算后，輸出與物位變化成正比的兩線制 4mA ～20mA模擬電流環及4 組 SPST(NO）固態繼電器觸點。

1.3 主要技術指標及特點

1.3.1 技術指標

智能液位計工作電壓：最大30V，最小18V（CAP-3031-R，輸出 3.5mA 時）；防爆等級：Exia ⅡCT6Ga；防護等級：IP65；測量范圍：0mm ～1270mm；測量周期：0.5s；分辨率：0.02mm；延時：1s ～60s；可獨立編程；介質溫度：450℃，非標可達600℃；通訊協議：HART；電磁兼容：通過CE 認證，通過SIL3[2]安全完整性等級認證。

1.3.2 技術特點

具有全工況條件（鍋爐啟、停、排污、事故工況等）下液位準確連續測控功能，能夠對液相介質介電常數變化、汽相介質介電常數變化同時進行自動補償，無需現場標定，能夠對測量系統的溫度漂移進行自動補償，全溫度范圍測量系統溫漂不超過0.lpF，耐高溫、高壓、長壽命、高可靠、高精度、高穩定，手持標定儀為中文操作環境，輕松整定，帶自診斷。

2 產品介紹

2.1 產品圖片及接線

本系統測量精度僅依賴于補償探頭測量精度的不同而有所不同，系統測量對探極制作質量的不同存在一個相對固定偏差，可通過折線運算功能消除、模擬精度等同于系統操作精度滿量程±0.1% ，本系統可提供4 組 SPST(NO）固態繼電器觸點輸出。

2.2 接線示意圖

變送器為兩線制電流環（無極性輸入方式），電流環路與測量系統隔離，CAP-3031-R 系列產品具備固態繼電器輸出。固態繼電器接線可能帶高壓，所有現場電纜線的絕緣電壓應至少是250W，應注意安全。

圖1 智能電容式鍋爐汽包液位計Fig.1 Intelligent condenser type boiler drum level gauge

圖2 變送器接線示意圖Fig.2 Wiring diagram of transmitter

2.3 產品配置及應用

該產品配置簡單，但技術含量高，主要由變送器[3]（控制器）、保護套、密封接頭及筒體組成，變送器可插拔更換。在涉及企業生產重大設備的安全保護——鍋爐水位保護上，應用CAP-3031 產品可以從熱控專業方面徹底解決鍋爐汽包滿、缺水事故隱患，對實現企業安全生產、高效生產、文明生產都有極大的積極意義，符合生產企業積極倡導的“節能環保”的立業理念，長達六年的產品質保承諾，可為生產企業節省大量的設備預期維護費用。主要應用在熱電、煤化工、煉油、化工等高溫高壓爐上，應用廣泛，得到了用戶一致好評。

圖3 改造前圖片Fig.3 Picture before transformation

圖4 改造后圖片Fig.4 Picture after transformation

表1 電容液位計和平衡容器比較Table 1 Comparison between capacitance level gauge and balance vessel

2.4 改造前后對比

改造前采用的是玻璃板和玻璃管液位計和平衡容器液位計，經常標定灌水校驗，既危險又繁瑣，結垢或者堵塞后看不清，給操作帶來了極大的不便，改造前如圖3 所示。

改造后選擇電容式液位計加就地磁敏液位計方式，磁敏液位計運行穩定，現場清晰可見，電容液位計遠傳精準度高，汽包液位計一般控制站50%±5%，運行穩定，和現場就地磁敏液位計一致，給操作帶來了極大方便，得到了工藝操作工及領導的一致好評。

2.5 電容液位計和平衡容器比較

3 結論

從簡要產品介紹以及對兩種液位計的比較，到生產使用前后對比發現，電容液位計確實是一款真正適合煉油化工等行業汽包測量液位的好產品，從技術角度出發應該大膽引用，從改造前后實踐對比以及運行證明，智能電容式鍋爐汽包液位計不但安全可靠精度高，而且維修調試方便，本公司從2017 年改造一直運行至今無任何問題，得到了領導和工藝車間的一致好評。后續將在新建鍋爐項目或有汽包難以測量的地方繼續使用該款智能電容式液位計，其既保證了生產安全平穩運行，又帶來了一定的經濟效益。