超声波液位计具有如下特点:
1、电路设计从电源部分起就选用高质量的电源模块,元器件选择进口高稳定可靠的器件,完全可以替代同类型国外进口仪表。
2、专利的声波智能技术软件可进行智能化回波分析,无需任何调试及其它的特殊步骤,此技术具有动态思维、动态分析的功能。
3、金湖天信仪表有限公司拥有的声波智能专利技术,使超声波液位计的精度大大提高,液位精度达到0.3%,能够抗各种干扰波。
4、超声波液位计是一种非接触式仪表,不跟液体直接接触,因此故障率低。仪表提供多种安装方式,用户完全可以通过本手册进行仪表标定。
5、仪表的所有输入、输出线均具有防雷、防短路的保护功能。
液位测量仪表种类繁多,测量方法也多种多样, 液位测量仪表包括:直接式液位测量仪表、差压式液位测量仪表、浮力式液位测量仪表、电气式液位测量仪表、超声波式液位测量仪表、雷达液位计、放射性液位计等, 笔者以某乙二醇甲醇储罐工序为例,介绍内浮顶甲醇储罐上液位计的选型。
该项目采用合成气制乙二醇的工艺技术,其中甲醇液体在乙二醇的整个生产过程中起着非常重要的作用, 一方面,它是乙二醇合成反应的重要中间原料。另一方面,它是合成气净化的重要洗涤原料(低温甲醇洗), 故此,对甲醇储罐的液位测量不可或缺,它决定着整个成品生产的控制管理。
1 甲醇储罐工况
甲醇储罐内介质为精甲醇液体,甲醇又称“木醇”或“木精”,是一种无色、有酒精气味、易挥发的液体, 为了减少储罐内甲醇液体的挥发损失,将其罐体设计为带内浮顶的立式储罐[1] , GB 50341—2014[2] «立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范»明确指出:“内浮顶在全行程上应能无阻碍地正常运行,在升降和静止时应处于水平漂浮状态,”由于内浮顶漂浮在液面上,对液位的测量有一定的特殊性,因此选择一款能适应于内浮顶储罐的液位计显得很重要。内浮顶储罐工艺参数:操作温度为40 ℃,操作压力为1. 5 kPa(g),操作密度为775kg/ m3,液位范围为1 000 ~10 200 mm。
2 储罐上常用的液位测量仪表
HG/ T 20507—2014[3] «物位仪表»明确指出:“液位和界面测量宜选用差压式仪表,当不满足要求时,可选用电容式、射频导纳式、雷达式、电阻式(电接触式)、声波式、浮筒式仪表、浮子式仪表(浮子式仪表包括伺服式、钢带式、磁致伸缩式、磁性浮子式、杠杆式)、静压式、核辐射式、外测式等仪表”。 鉴于被测对象的特殊性,笔者主要介绍差压式液位计、雷达式液位计、钢带式液位计以及伺服式液位计在该特定场合的选型设计及各仪表的优缺点。
2.1 内浮顶储罐差压法液位测量优缺点如下:①优点:测量原理简单,安装方便,投资小,后期维护量小。②缺点:需对设备进行上、下接口的开孔以安装仪表。对于甲醇介质,仪表与介质接触部分材料选择普通的316 材质即可。
2. 2 雷达液位计测量内浮顶储罐液位
2. 2. 1 测量原理
雷达液位计是利用超高频电磁波经天线向被探测容器的液面发射,当电磁波碰到液面后反射回来,仪表检测发射波及回波的时差,从而计算出液面高度。 2. 2. 2 选型思考雷达液位计测量内浮顶储罐液位,目前常用的有两种方法:①不设置导向管的液位测量。②设置导向管的液位测量。 两种方法均须进行假液位修正。
对于第1 种方法,雷达液位计直接安装在罐顶,通过发射电磁波打在内浮顶储罐内浮盘上表面,雷达液位计接收浮盘上表面反射的回波来计算漂浮在液面上的浮盘的高度。 该种方法的优缺点如下。
( 1)优点:安装简单、省时、省力、省钱。
(2)缺点:①由于电磁波是从内浮盘返回接收,实际测量的是浮盘的高度而非液面的高度,需要知道浮盘的厚度从而减掉浮盘厚度以获得液面的高度。②内浮盘表面不平整或有角度会使雷达波反射偏离接收区域,引起测量误差,为避免此方面的干扰,现场需考虑在浮盘表面加设合适的反射装置,反射装置的反射强度及防腐蚀问题应满足仪表的要求,一般来说可选用不锈钢材质。③由于无导向管的设计,储罐内甲醇会不可避免地挥发,蒸汽会对雷达液位计发射的电磁波产生干扰。 另一方面,挥发的甲醇蒸汽会在雷达液位计喇叭口天线处形成冷凝液,对测量产生影响,需要定期对喇叭口天线进行维护。
对于第2 种方法,通过由罐顶至罐底设置导向管贯穿内浮盘,雷达液位计选择带导波管的液位计,导波管置于导向管内,发射的电磁波可以直接打在液面上由导波管传回接收装置,从而测得液面的高度。 为使雷达液位计获得单一的液面返的电磁波,避免罐底返回电磁波的干扰,需在导向管底部加设一个45°的反射板,去掉罐底反射回来的信号。 该种方法的优缺点如下。
(1)优点:①可以测得液面高度,避免方法1 的3 个缺点。②采用带导波管的导波雷达,可以避免甲醇介质低介电常数[7] 对测量的影响。③导波雷达的设置能将外界的干扰降到*低。
(2)缺点:①安装相对复杂,投资成本高。②内浮盘开孔后应考虑导向管外壁与浮盘开孔处的密封。 有一种密封方法是采用弹性材料密封结构,在丁腈橡胶密封袋中填充梯形截面积的聚氨酯软泡沫塑料,依靠泡沫塑料的压缩变形来实现密封。 密封材料中还设固定钩板,其目的是为了固定密封胶袋位置,防止泡沫塑料在浮盘下降时往上翻。 在实际应用项目中,设计人员需向内浮盘设计供货厂家提出密封要求,厂家根据实际情况选择成熟、可靠的密封技术。
对于方法2,与介质接触部分的导向管、雷达导波管材料可选择316 材质。
3 几种液位计的集中比较
综上所述,针对内浮顶甲醇储罐液位计的选型,笔者分别阐述了几种液位计在该特定场合的设计选型情况。 为获得对几种液位计的认识,对其进行了比较,
超声波液位计常见问题
1.搅拌对超声波液位计影响:
现场容器常常有搅拌,液体波动比较大,影响超声波液位计的测量;该种情况下可以适当降低搅拌器的转速、或将探头偏离搅拌中心;还可以安装静管,从而有效消除因搅拌器搅拌对液位测量产生的影响。
2.泡沫对超声波液位计影响:
在用超声波液位计来测量液位的过程中,经常会遇到泡沫的干扰。泡沫按照属性可以分为:干、湿、中性、重型四种。
干泡沫和湿泡沫能将超声波反射回来,故用超声波液位计来测量无影响;中性泡沫则会吸收和扩散部分超声波,因而会减弱超声波的反射,导致回波不稳定。因此当介质表面为稠而厚的泡沫时,超声波液位计的测量误差会较大,甚至无法测量。
在干扰严重的工况下,美国FLOWLINE超声波液位计可以通过加装静管的办法来屏蔽泡沫的干扰。这是北京康纳森公司的独家专利技术。
3.蒸汽、雾气对超声波液位计影响:
当工作环境温度很高时,液体介质容易产生蒸汽或雾气,由于蒸汽比空气要轻,所以上浮到罐顶部,形成了一层对超声波脉冲有吸收和散射作用的蒸汽层。通过加装静管,可以减少或削弱蒸汽层对测量的影响。
4.盲区对SF-P超声波液位计影响:
超声波液位计的盲区,就如同人的眼睛一样,盲区是当物体离眼睛非常近的时候,反而看不清楚,这一段距离叫作盲区。
SF-P超声波液位计的盲区,根据量程的不同而不同。量程小,则盲区小,量程大,则盲区大。所以要求测量的最高液位不得高于超声波液位计的盲区。
5.压力和温度对超声波液位计影响:
首先,声速在真空下无法传播,而超声波的本质是一种声波,且属于机械波,故它也不能在真空中传播。
其次,是温度,虽然超声波液位计的参数汇总有最大压力值,但是随着温度的升高,该最大压力值会相应减小,所以在选型的时候要注意此参数。
另外对于在户外安装的液位计,可以采用加装遮阳罩等措施来减弱温度因素的影响。
专利静管技术安装注意事项:SF-P超声波液位计都采用了Echo-Pipe技术,允许探头安装在2"-4"的金属或者非金属导管中,而不受导管内壁反射波的干扰,适合在有搅拌,泡沫,水蒸汽和周围有障碍物所产生杂波的环境中应用。
在安装导管时注意以下事项:
1选择合适的导管直径。
2要求导管内部光滑,无焊接缝。
3在盲区内开小孔,确保管内外压力平衡。
4导管下端要浸没在最低测量液面下。
5导管下端要开45°斜口,保持液体正常流动。
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