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技術文章
內浮頂儲罐的應用情況及其優缺點以及液位計選型
點擊次數：3904 發布時間：2017-6-12
摘 要: 在化工生產過程中，液位計l的使用非常廣泛。在某些特殊場合，選擇一款合適的液位計，對液位的測量顯得至關重要。結合某乙二醇項目中內浮頂甲醇儲罐液位計的應用選型，分析了幾種常用液位計在內浮頂儲罐的應用情況及其優缺點。
液位測量儀表種類繁多，測量方法也多種多樣， 液位測量儀表包括:直接式液位測量儀表、差壓式液位測量儀表、浮力式液位測量儀表、電氣式液位測量儀表、超聲波式液位測量儀表、雷達液位計、放射性液位計等， 筆者以某乙二醇甲醇儲罐工序為例，介紹內浮頂甲醇儲罐上液位計的選型。
該項目采用合成氣制乙二醇的工藝技術，其中甲醇液體在乙二醇的整個生產過程中起著非常重要的作用，一方面，它是乙二醇合成反應的重要中間原料。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，對甲醇儲罐的液位測量*，它決定著整個成品生產的控制管理。
1 甲醇儲罐工況
甲醇儲罐內介質為精甲醇液體，甲醇又稱“木醇”或“木精”，是一種無色、有酒精氣味、易揮發的液體，為了減少儲罐內甲醇液體的揮發損失，將其罐體設計為帶內浮頂的立式儲罐[1] ， GB 50341—2014[2] «立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規范»明確指出:“內浮頂在全行程上應能*地正常運行，在升降和靜止時應處于水平漂浮狀態，”由于內浮頂漂浮在液面上，對液位的測量有一定的特殊性，因此選擇一款能適應于內浮頂儲罐的液位計顯得很重要。內浮頂儲罐工藝參數: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 儲罐上常用的液位測量儀表
HG/ T 20507—2014[3] «物位儀表»明確指出:“液位和界面測量宜選用差壓式儀表，當不滿足要求時，可選用電容式、射頻導納式、雷達式、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、外測式等儀表”。 鑒于被測對象的特殊性，筆者主要介紹差壓式液位計、雷達式液位計、鋼帶式液位計以及伺服式液位計在該特定場合的選型設計及各儀表的優缺點。
2.1 內浮頂儲罐差壓法液位測量優缺點如下:①優點:測量原理簡單，安裝方便，投資小，后期維護量小。②缺點:需對設備進行上、下接口的開孔以安裝儀表。對于甲醇介質，儀表與介質接觸部分材料選擇普通的316 材質即可。
2. 2 雷達液位計測量內浮頂儲罐液位
2. 2. 1 測量原理
雷達液位計是利用超高頻電磁波經天線向被探測容器的液面發射，當電磁波碰到液面后反射回來，儀表檢測發射波及回波的時差，從而計算出液面高度。 2. 2. 2 選型思考雷達液位計測量內浮頂儲罐液位，目前常用的有兩種方法:①不設置導向管的液位測量。②設置導向管的液位測量。 兩種方法均須進行假液位修正。
對于第1 種方法，雷達液位計直接安裝在罐頂，通過發射電磁波打在內浮頂儲罐內浮盤上表面，雷達液位計接收浮盤上表面反射的回波來計算漂浮在液面上的浮盤的高度。 該種方法的優缺點如下。
(1)優點:安裝簡單、省時、省力、省錢。
(2)缺點:①由于電磁波是從內浮盤返回接收，實際測量的是浮盤的高度而非液面的高度，需要知道浮盤的厚度從而減掉浮盤厚度以獲得液面的高度。②內浮盤表面不平整或有角度會使雷達波反射偏離接收區域，引起測量誤差，為避免此方面的干擾，現場需考慮在浮盤表面加設合適的反射裝置，反射裝置的反射強度及防腐蝕問題應滿足儀表的要求，一般來說可選用不銹鋼材質。③由于無導向管的設計，儲罐內甲醇會不可避免地揮發，蒸汽會對雷達液位計發射的電磁波產生干擾。 另一方面，揮發的甲醇蒸汽會在雷達液位計喇叭口天線處形成冷凝液，對測量產生影響，需要定期對喇叭口天線進行維護。
對于第2 種方法，通過由罐頂至罐底設置導向管貫穿內浮盤，雷達液位計選擇帶導波管的液位計，導波管置于導向管內，發射的電磁波可以直接打在液面上由導波管傳回接收裝置，從而測得液面的高度。 為使雷達液位計獲得單一的液面返的電磁波，避免罐底返回電磁波的干擾，需在導向管底部加設一個45°的反射板，去掉罐底反射回來的信號。 該種方法的優缺點如下。
(1)優點:①可以測得液面高度，避免方法1 的3 個缺點。②采用帶導波管的導波雷達，可以避免甲醇介質低介電常數[7] 對測量的影響。③導波雷達的設置能將外界的干擾降到zui低。
(2)缺點:①安裝相對復雜，投資成本高。②內浮盤開孔后應考慮導向管外壁與浮盤開孔處的密封。 有一種密封方法是采用彈性材料密封結構，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實現密封。 密封材料中還設固定鉤板，其目的是為了固定密封膠袋位置，防止泡沫塑料在浮盤下降時往上翻。 在實際應用項目中，設計人員需向內浮盤設計供貨廠家提出密封要求，廠家根據實際情況選擇成熟、可靠的密封技術。
對于方法2，與介質接觸部分的導向管、雷達導波管材料可選擇316 材質。
3 幾種液位計的集中比較
綜上所述，針對內浮頂甲醇儲罐液位計的選型，筆者分別闡述了幾種液位計在該特定場合的設計選型情況。為獲得對幾種液位計的認識，對其進行了比較，結果見表1。
幾種液位計在帶內浮頂甲醇儲罐應用的特點比較
4 結語
*，液位計的選型受各種條件影響，包括現場環境、使用工況、施工安裝情況以及后期維護等影響，沒有哪一款液位計可以在實際應用中達到屢試不爽的效果。 本文所闡述的帶內浮頂儲罐的液位計選型設計亦是如此，由于受內浮盤的制約，需考慮的因素相對普通儲罐液位計選型設計要多一些，筆者旨在探討在該特定場合下液位計選型的可能性，以期獲得廣大工程技術工作者的指正。