液氨储罐液位计选型探讨 液位计常见问题解决方法

 液氮是一种无色、易燃、有毒的液体，有强烈的剌激性气味，容易气化转变为气氨。根据国家*监管总局发布的《首批重点监管的危险化工工艺目录》的通知，氨储存系统属首批重点监控的化工工艺，氨温度、压力、流量、液位等均为重点监控的工艺参数。在进行液位测量、监控时，自控系统中必须设置高低液位报警和联锁停泵，故保证液位连续、稳定、精确测量尤其重要。
1 差压变送器液位测量
1.1 接管式差压变迭器测量
测量原理如图l 所示。
计算量程: fj, P;Hxgx P l (Pa)
正迁移量:A=H伽gx: P I(Pa)
迁移后测量范围: A - A+ fj, P
图1 中， P 1 为介质密度， H。为液位起始点。差压变送器与液体导管为水平安装，只要确定气相管内无冷凝液，当液位密度稳定时，即可准确测量液体的高度。但在液氨储罐的液位测量过程中，气相管内的气氨会随环境瘟度的变化而冷凝，产生压差，故这种接管式的差压测量方法不适用于液氮储罐的测量。
1.2 隔膜式双法兰差压变送器测量
1.2.1 测量原理
计算量程：△ P=Hxgxρ1(Pa）
负迁移量：B ＝ hxgxρ0-H0xgxρ1(Pa)
迁移后测量范围：-B ～ -B+ △ P
因氨为腐蚀性介质，故应采用隔膜式的双法兰差压变送器，ρ0 为毛细管中所充硅油的密度，h 为两个法兰中心高度之差。
1.2.2 注意事项
选用隔膜双法兰差压变送器测量液位时，变送器的安装位置受毛细管长度的制约，毛细管长度一般为2 ～ 10m，且需要对毛细管采取保护和绝热措施，故选型时需要特别注意储罐的法兰间距，以选择合适的隔膜差压变送器。
1.2.3 常见故障分析
1）液位无指示，可能为变送器硬件故障或连接线路故障。
2）液位指示为*大 ( *小)，可能为低压侧( 高压侧)膜片、毛细管坏或封入液泄漏低压侧( 高压侧) 导致引压阀堵。
3）液位指示为偏大（偏小），可能为低压侧( 高压侧)放空堵头漏，或低压侧( 高压侧) 阀门未全开，或仪表未校准。
4）指示值无变化，可能为高、低压侧膜片或毛细管同时损坏，或电路板故障。
1.3 电子远程传感器
1.3.1 工作原理
这是一种新型差压测量方式，分别利用两个压力传感器进行高低压侧的压力测量，并将差压在其中一个传感器中进行计算，计算完成后采用标准的两线制信号输出。其
特点是：采用电子远传系统，通过标准电缆取代了传统的引压管和毛细管，消除温度影响和测量偏差，无需伴热或绝缘，无需零点迁移计算，减少了例行维护，但目前生产厂家较少。
1.3.2 常见故障分析
1）液位无指示，可能为高低压侧的任一压力变送器硬件故障或连接线路故障。
2）液位指示为*大 ( *小)，可能为低压侧( 高压侧)压力变送器故障。
3）液位指示为偏大（偏小），可能为低压侧( 高压侧)放空堵头漏，或低压侧( 高压侧) 阀门未全开，或仪表未校准。
4）指示值无变化，可能为用于计算的压力传感器故障，或电路板故障。
综上所述，差压变送器是测量液位*常用的一种方式，其精度较高，一般可达到±0.2%，但在液氨储罐液位的测量中可能受介质属性和储罐容量大小的限制，选择时需要根据实际情况选择合适类型的差压变送器测量方式。
2、磁翻板液位计
2.1 工作原理
磁翻板液位计根据浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。当被测容器中的液位升降时，液位计主导管中的浮子也随之升降，浮子内的*磁钢通过磁耦合传递到现场指示器，驱动红、白翻柱翻转180°，当液位上升时，翻柱由白色转为红色，当液位下降时，翻柱由红色转为白色，指示器的红、白界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现液位的指示.
2.2 安装方式及注意事项
请看这两篇文章：关于磁翻板柱液位计安装前以及安装时的11点注意事项、
磁翻板液位计在安装使用前必须遵守的条件、
相信看完之后一定会了解磁翻板液位计的安装方式及注意事项。
SCUHZ系列侧装式磁翻板液位计产品可以做到高密封、防泄漏和在高温、高压、高粘度、强腐蚀性条件下*可靠地测量液位，全过程测量无盲区、显示醒目，读数直观，并且测量范围大，配上液位报警、控制开关，可实现液位或界位的上下限报警和控制，配上液位变送器可将液位界位信号转换成二线制4~20mADC的标准信号，实现远距离检测、指示、记录与控制。 
3 导波雷达液位计
3.1 工作原理
导波雷达液位计是依据时域反射原理为基础的雷达液位计，其电磁脉冲以光速沿钢缆或探棒传播，当遇到被测介质表面时，雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置，发射装置与被测介质表面的距离D 与脉冲在其间的传播时间t 成正比:
D=c*t/2 ，其中c 为光速。
经计算得出液位高度。
导波雷达液位计根据结构的不同，可分为杆式探头和缆式探头。一般杆式探头的测量范围为0 ～ 4m，仅适用于小型储罐的液位测量；缆式探头的测量范围为0 ～ 30m，与杆式相比运输也更方便。因此，液氨储罐液位测量常选用缆式导波雷达液位计。
3.2 安装方式及注意事项
图3 中，左侧仪表为缆式导波雷达液位计的安装示意图。
1）连接方式为顶部法兰安装，法兰压力等级不低于储罐的压力等级。
2）确定顶部法兰的安装位置后，应在法兰中心正下方容器底部位置，由设备专业提前制作用于固定缆绳探头的安装支架。
3）缆式探头端部重锤应带有螺栓孔，用于在容器底部用螺栓固定缆绳，但要注意缆绳不能拉得太紧。缆绳的长度需要根据顶部法兰位置及固定支架高度计算后取合适值。
4）不得将探头安装在进出料口附近，并尽量远离管壁和罐内设施，确保探头不接触罐内的任何设备，以防止抑制波的干扰。
3.3 常见故障分析
1）液位无指示，可能为导波雷达变送器硬件故障或连接线路故障。
2）液位持续不变，可能因导波缆绳已与设备内部构件接触或有强烈的干扰回波。
3）液位不稳定、波动较大，可能为干扰回波增强或因液氨进出导致液面不稳定。
缆式导波雷达液位计，采用两线制24V DC 回路供电，信号沿缆绳传播，能量损失小，反射信号强，测量精度高（可达±0.05%），信号稳定，性能可靠，运行成本低，具有明显优点，尤其适用于大型储罐的液位测量。

超声波液位计是由微处理器控制的数字液位仪表。

在测量中超声波脉冲由传感器(换能器)发出，声波经液体表面反射后被同一传感器接收或超声波接收器，通过压电晶体或磁致伸缩器件转换成电信号，并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离。 由于采用非接触的测量，被测介质几乎不受限制，可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。

超声波液位计由三部分组成:超声波换能器、处理单元、输出单元。

工作原理

超声波物位计工作原理是由超声波换能器(探头)发出高频脉冲声波遇到被测物位(物料)表面被反射折回反射回波被换能器接收转换成电信号.声波的传播时间与声波的发出到物体表面的距离成正比.声波传输距离S与声速C和声传输时间T的关系可用公式表示:S=C×T/2.

由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重迭，无法识别，不能测量其距离值。这个区域称为测量盲区。盲区的大小与超声波物位计的型号有关。

探头部分发射出超声波，然后被液面反射，探头部分再接收，探头到液(物)面的距离和超声波经过的时间成比例:

距离 [m] = 时间×声速/2 [m]

声速的温度补偿公式:环境声速= 331.5 + 0.6×温度

故障问题

出现故障指示灯常亮的情况主要有以下两种,解决方案如下供参考:

1.在超声波持续零液位时,顶部灯亮,输出电流为22mA。而且隔一段时间后恢复液位时,故障不能自动解除,需关电重启后正常,给客户带来不必要的麻烦甚至损失。

出现这种故障是安装附件的选择问题。它的另外一个与众不同的特点是,超声波的发射除了平面头外,在螺纹这里也是有发射的。如果持续的零位,再加上安装件选用金属支架。超声波液位计就会识别到支架部分的信号强度大于平面头接收的信号强度。而金属支架部分与发射波之间处于盲区距离。所以超声波处于保护状态,故障灯常亮,输出22mA。解决的办法就是选用非金属支架。因为选用非金属支架后,螺纹处的发射波能穿透出去,而零点液位的回波信号会大于螺纹处的回波信号。

2.经调试与重新编程后,顶部故障灯常亮,输出电流为22mA。出现这种故障情况,经实际查证,还是在编程与调试过程中,未能按照说明书要求。造成的程序紊乱而自保状态。客户在调试编程超声波液位计时,未能等到指示灯正常闪动,或则编程方法步骤根本不对,处于不稳定的编程调试。如果多次反复未依要求编程调试,超声波液位计将拒绝工作而自保。出现这种故障的解决方法是先将超声波液位计按要求复位,再进行重新编程。如果在未复位的情况下多次再编程,会出现以上故障。