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电容式液位计在己二酸装置上的应用
发布时间:2016-08-04

    某公司年产16万t己二酸装置中使用的液位计,主要有磁致伸缩液位计、双法兰液位计等。该装置开车运行不到一年的时间里,某些关键位置的液位计即出现测量不准、液位计损坏等情况,故障率陡升,部分温度高、腐蚀性强及易结晶等恶劣工况的液位计相继出现问题,数量较多的法兰式液位计、差压变送器膜盒出现了腐蚀损坏情况,且腐蚀严重。
    在分析了液位计故障的原因之后,采用电容式液位计替代磁致伸缩液位计和双法兰液位计,改造初期,选择二元酸熔融罐液位进行试用,效果较好。继而将所有存在问题的液位计进行改型。
1、液位计故障现象与原因分析
    装置中二元酸液位为插入式法兰变送器,仪表测量膜片材料为316L,介质为熔融二元酸,温度175℃,开车期间仪表即损坏,使用周期不超过一个月,膜盒出现针孔式腐蚀,更换钽材质平膜片变送器后,未出现腐蚀,但结晶造成仪表仍无法正常使用;二元酸液位为插入式法兰变送器,仪表材料为316L,介质为二元酸和蒸汽,125℃,装置开车初期即损坏,使用周期不超过一年,膜盒膜片腐蚀脱落;平衡罐液位计为磁致伸缩液位计,工况温度90℃,介质为己二酸、硝酸及水等,介质易结晶,造成磁致伸缩浮球频繁出现卡滞,故障率高,无法正常测量;活性炭液位计为磁致伸缩液位计,工况温度20℃,介质为活性炭水溶液,介质为带颗粒物溶液,磁致伸缩浮球频繁出现卡滞,故障率高,无法正常测量。
为此公司组织技术力量对液位计测量不准,故障频发的原因进行了分析研究,结论如下:
a.介质温度高、腐蚀性强。造成双法兰液位变送器膜片腐蚀严重,部分变送器膜片甚至完全脱落,在较短的时间内即腐蚀损坏,部分仪表试车期间短短几天膜片即损坏。
b.易结晶挂料。易结晶问题造成磁致伸缩液位计浮球频繁出现卡滞情况,故障率高,无法正常测量,使用平膜片双法兰液位变送器同样无法正常测量。
c.颗粒物溶液。溶液内的颗粒物积存于磁致伸缩液位计的浮球与探杆间,造成浮球卡滞,无法活动自如,故障率较高。
2、改进措施
    针对液位计自身的问题,以及现场工况存在的温度高、腐蚀性强、易结晶挂料及颗粒物溶液等介质状况,研究决定采用电容式液位计进行改型试验。电容式液位计通过检测电容变化测量液位,其电容传感器是根据圆筒形电容器原理工作的。电容式液位计的测量电极由内极和外套组成,内极材料为316L,外极材料为PFA,被测介质压力可达320bar(1bar=100kPa),介质温度-200~250℃,耐酸碱度高,可应用于各种恶劣苛刻的工况环境。
2.1安装
    电容式液位计采用内插方式安装在设备顶部,如图1所示。安装时,需保护电容液位计探极外表包覆的特氟龙涂层不被碰坏划伤,并紧固上下法兰使上下法兰处于电气接通状态(接触电阻为0Ω),如果容器有搅拌应使传感器探极远离搅拌叶片以防损坏探极。
电容式液位计安装示意图

2.2调试校准
    电容式液位计的调试校准原理如图2所示,即根据工艺情况确定液位的零点和满点,并使用零点和量程设置功能计算并设置零点电容C0和满点电容CFS。
电容式液位计调试校准示意图
式中C0———液位低点传感器电容,pF;
Cx———传感器电容,pF;
CFS———液位高点传感器电容,pF;
h———液位高度,m;
h%———百分液位;
H———量程,m;
I0———输出电流,mA。
2.2.1快捷零点和量程标定方法
快捷零点和量程的标定方法分为3种情况,具体如下:
a.容器设备内液位为空时进行零点标定。当液位处于零点时,按住“SET+?”键并持续5s,进入零点快捷菜单;按“⊥”键选择“YES”进行零点校准操作;按“SET”键确认选择。
b.容器设备内液位满时进行量程标定。当液位处于满点时,按住“SET+⊥”键持续5s,进入零点快捷菜单,LCD显示“NO”;按“⊥”选择“YES”进行量程校准操作;按“SET”键确认选择。
c.检查零点和量程标定后的电容值。使用“?”键观察零点和满点处传感器的电容值。
2.2.2在线任意液位位置的标定
    已知传感器电容零点,已知任意液位位置,并读取仪表电容检测值,从而计算出量程电容值;将零点电容值和量程电容值分别手动输入仪表,完成仪表的在线标定。
此方法适用于在线更换仪表,适用于在线装置无法升降液位并完成量程标定的情况。
3、实施效果
    改造初期,将二元酸液位计改为电容式液位计并进行试验,仪表测量准确,使用周期长,安装调试方便,可在线进行更换并设置零点、满点参数。试用一段时间后拆检电容式液位计,电极和护套完好,未出现进液、腐蚀等情况。目前已将所有存在问题的近20台双法兰液位计和磁致伸缩液位计进行了更换改型,彻底解决了己二酸装置液位仪表故障率高、运行不稳定的问题。
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