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內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的應(yīng)用情況及其優(yōu)缺點(diǎn)以及液位計(jì)選型
點(diǎn)擊次數(shù)：3923 發(fā)布時(shí)間：2017-6-12
摘 要: 在化工生產(chǎn)過(guò)程中，液位計(jì)l的使用非常廣泛。在某些特殊場(chǎng)合，選擇一款合適的液位計(jì)，對(duì)液位的測(cè)量顯得至關(guān)重要。結(jié)合某乙二醇項(xiàng)目中內(nèi)浮頂甲醇儲(chǔ)罐液位計(jì)的應(yīng)用選型，分析了幾種常用液位計(jì)在內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的應(yīng)用情況及其優(yōu)缺點(diǎn)。
液位測(cè)量?jī)x表種類(lèi)繁多，測(cè)量方法也多種多樣， 液位測(cè)量?jī)x表包括:直接式液位測(cè)量?jī)x表、差壓式液位測(cè)量?jī)x表、浮力式液位測(cè)量?jī)x表、電氣式液位測(cè)量?jī)x表、超聲波式液位測(cè)量?jī)x表、雷達(dá)液位計(jì)、放射性液位計(jì)等， 筆者以某乙二醇甲醇儲(chǔ)罐工序?yàn)槔?，介紹內(nèi)浮頂甲醇儲(chǔ)罐上液位計(jì)的選型。
該項(xiàng)目采用合成氣制乙二醇的工藝技術(shù)，其中甲醇液體在乙二醇的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中起著非常重要的作用，一方面，它是乙二醇合成反應(yīng)的重要中間原料。另一方面，它是合成氣凈化的重要洗滌原料(低溫甲醇洗)， 故此，對(duì)甲醇儲(chǔ)罐的液位測(cè)量*，它決定著整個(gè)成品生產(chǎn)的控制管理。
1 甲醇儲(chǔ)罐工況
甲醇儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)為精甲醇液體，甲醇又稱(chēng)“木醇”或“木精”，是一種無(wú)色、有酒精氣味、易揮發(fā)的液體，為了減少儲(chǔ)罐內(nèi)甲醇液體的揮發(fā)損失，將其罐體設(shè)計(jì)為帶內(nèi)浮頂?shù)牧⑹絻?chǔ)罐[1] ， GB 50341—2014[2] «立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范»明確指出:“內(nèi)浮頂在全行程上應(yīng)能*地正常運(yùn)行，在升降和靜止時(shí)應(yīng)處于水平漂浮狀態(tài)，”由于內(nèi)浮頂漂浮在液面上，對(duì)液位的測(cè)量有一定的特殊性，因此選擇一款能適應(yīng)于內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的液位計(jì)顯得很重要。內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐工藝參數(shù):操作溫度為40 ℃，操作壓力為1. 5 kPa(g)，操作密度為775kg/ m3，液位范圍為1 000 ~10 200 mm。
2 儲(chǔ)罐上常用的液位測(cè)量?jī)x表
HG/ T 20507—2014[3] «物位儀表»明確指出:“液位和界面測(cè)量宜選用差壓式儀表，當(dāng)不滿(mǎn)足要求時(shí)，可選用電容式、射頻導(dǎo)納式、雷達(dá)式、電阻式(電接觸式)、聲波式、浮筒式儀表、浮子式儀表(浮子式儀表包括伺服式、鋼帶式、磁致伸縮式、磁性浮子式、杠桿式)、靜壓式、核輻射式、外測(cè)式等儀表”。 鑒于被測(cè)對(duì)象的特殊性，筆者主要介紹差壓式液位計(jì)、雷達(dá)式液位計(jì)、鋼帶式液位計(jì)以及伺服式液位計(jì)在該特定場(chǎng)合的選型設(shè)計(jì)及各儀表的優(yōu)缺點(diǎn)。
2.1 內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐差壓法液位測(cè)量?jī)?yōu)缺點(diǎn)如下:①優(yōu)點(diǎn):測(cè)量原理簡(jiǎn)單，安裝方便，投資小，后期維護(hù)量小。②缺點(diǎn):需對(duì)設(shè)備進(jìn)行上、下接口的開(kāi)孔以安裝儀表。對(duì)于甲醇介質(zhì)，儀表與介質(zhì)接觸部分材料選擇普通的316 材質(zhì)即可。
2. 2 雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量?jī)?nèi)浮頂儲(chǔ)罐液位
2. 2. 1 測(cè)量原理
雷達(dá)液位計(jì)是利用超高頻電磁波經(jīng)天線向被探測(cè)容器的液面發(fā)射，當(dāng)電磁波碰到液面后反射回來(lái)，儀表檢測(cè)發(fā)射波及回波的時(shí)差，從而計(jì)算出液面高度。 2. 2. 2 選型思考雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量?jī)?nèi)浮頂儲(chǔ)罐液位，目前常用的有兩種方法:①不設(shè)置導(dǎo)向管的液位測(cè)量。②設(shè)置導(dǎo)向管的液位測(cè)量。 兩種方法均須進(jìn)行假液位修正。
對(duì)于第1 種方法，雷達(dá)液位計(jì)直接安裝在罐頂，通過(guò)發(fā)射電磁波打在內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐內(nèi)浮盤(pán)上表面，雷達(dá)液位計(jì)接收浮盤(pán)上表面反射的回波來(lái)計(jì)算漂浮在液面上的浮盤(pán)的高度。 該種方法的優(yōu)缺點(diǎn)如下。
(1)優(yōu)點(diǎn):安裝簡(jiǎn)單、省時(shí)、省力、省錢(qián)。
(2)缺點(diǎn):①由于電磁波是從內(nèi)浮盤(pán)返回接收，實(shí)際測(cè)量的是浮盤(pán)的高度而非液面的高度，需要知道浮盤(pán)的厚度從而減掉浮盤(pán)厚度以獲得液面的高度。②內(nèi)浮盤(pán)表面不平整或有角度會(huì)使雷達(dá)波反射偏離接收區(qū)域，引起測(cè)量誤差，為避免此方面的干擾，現(xiàn)場(chǎng)需考慮在浮盤(pán)表面加設(shè)合適的反射裝置，反射裝置的反射強(qiáng)度及防腐蝕問(wèn)題應(yīng)滿(mǎn)足儀表的要求，一般來(lái)說(shuō)可選用不銹鋼材質(zhì)。③由于無(wú)導(dǎo)向管的設(shè)計(jì)，儲(chǔ)罐內(nèi)甲醇會(huì)不可避免地?fù)]發(fā)，蒸汽會(huì)對(duì)雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射的電磁波產(chǎn)生干擾。 另一方面，揮發(fā)的甲醇蒸汽會(huì)在雷達(dá)液位計(jì)喇叭口天線處形成冷凝液，對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響，需要定期對(duì)喇叭口天線進(jìn)行維護(hù)。
對(duì)于第2 種方法，通過(guò)由罐頂至罐底設(shè)置導(dǎo)向管貫穿內(nèi)浮盤(pán)，雷達(dá)液位計(jì)選擇帶導(dǎo)波管的液位計(jì)，導(dǎo)波管置于導(dǎo)向管內(nèi)，發(fā)射的電磁波可以直接打在液面上由導(dǎo)波管傳回接收裝置，從而測(cè)得液面的高度。 為使雷達(dá)液位計(jì)獲得單一的液面返的電磁波，避免罐底返回電磁波的干擾，需在導(dǎo)向管底部加設(shè)一個(gè)45°的反射板，去掉罐底反射回來(lái)的信號(hào)。 該種方法的優(yōu)缺點(diǎn)如下。
(1)優(yōu)點(diǎn):①可以測(cè)得液面高度，避免方法1 的3 個(gè)缺點(diǎn)。②采用帶導(dǎo)波管的導(dǎo)波雷達(dá)，可以避免甲醇介質(zhì)低介電常數(shù)[7] 對(duì)測(cè)量的影響。③導(dǎo)波雷達(dá)的設(shè)置能將外界的干擾降到zui低。
(2)缺點(diǎn):①安裝相對(duì)復(fù)雜，投資成本高。②內(nèi)浮盤(pán)開(kāi)孔后應(yīng)考慮導(dǎo)向管外壁與浮盤(pán)開(kāi)孔處的密封。 有一種密封方法是采用彈性材料密封結(jié)構(gòu)，在腈橡膠密封袋中填充梯形截面積的聚氨酯軟泡沫塑料，依靠泡沫塑料的壓縮變形來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。 密封材料中還設(shè)固定鉤板，其目的是為了固定密封膠袋位置，防止泡沫塑料在浮盤(pán)下降時(shí)往上翻。 在實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員需向內(nèi)浮盤(pán)設(shè)計(jì)供貨廠家提出密封要求，廠家根據(jù)實(shí)際情況選擇成熟、可靠的密封技術(shù)。
對(duì)于方法2，與介質(zhì)接觸部分的導(dǎo)向管、雷達(dá)導(dǎo)波管材料可選擇316 材質(zhì)。
3 幾種液位計(jì)的集中比較
綜上所述，針對(duì)內(nèi)浮頂甲醇儲(chǔ)罐液位計(jì)的選型，筆者分別闡述了幾種液位計(jì)在該特定場(chǎng)合的設(shè)計(jì)選型情況。為獲得對(duì)幾種液位計(jì)的認(rèn)識(shí)，對(duì)其進(jìn)行了比較，結(jié)果見(jiàn)表1。
幾種液位計(jì)在帶內(nèi)浮頂甲醇儲(chǔ)罐應(yīng)用的特點(diǎn)比較
4 結(jié)語(yǔ)
*，液位計(jì)的選型受各種條件影響，包括現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、使用工況、施工安裝情況以及后期維護(hù)等影響，沒(méi)有哪一款液位計(jì)可以在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到屢試不爽的效果。 本文所闡述的帶內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的液位計(jì)選型設(shè)計(jì)亦是如此，由于受內(nèi)浮盤(pán)的制約，需考慮的因素相對(duì)普通儲(chǔ)罐液位計(jì)選型設(shè)計(jì)要多一些，筆者旨在探討在該特定場(chǎng)合下液位計(jì)選型的可能性，以期獲得廣大工程技術(shù)工作者的指正。