液位测量仪表选择指南.docx

液位测量仪表选择指南化工部职业安全卫生研究院王如君摘要结合化工生产的现状, 阐述如何选择液位测量仪表, 并介绍其特性及应用范围。关键词液位测量仪表液位测量要求功能非1前言在化工工艺过程中, 温度、压力、流量、液位是非仪表种类 直接 触接 触连 续液 体固 体密 度界 面高 度容 量观点吹气式电容 电导式 位移式 浮标h t g 静压 激光式常重要的参数。其中液位的测量, 相对于其它参数来说, 比较复杂而困难。 本文参考美国罗斯蒙特公司 sa rch p a rk e r 先生的液位测量选择, 总结一些基 本选择液位的方法, 介绍如下。液位测量仪表的选择没有一种仪表可以适用于任何物位测量场合。 在化工工艺过程中, 介质的影响因素有多种 ( 粘度、 蒸气、沉渣、泡沫、腐蚀性) , 因此目前的液位测控仪 表适用范围各自不同。物位计的使用可以有很多方面: 固体或液体, 点 测量或连续性测量; 工艺过程控制或贮存。虽然有些 仪表技术性能可适用于多方面, 但大部分仪表更适 用于单一方面。要选择最好的仪表, 用户应了解仪表的性能或 要求, 了解仪表的精度等级 (粗略指示或精确测量) , 确定下如何精确选择液位仪表或如何要求测量仪表 质量。为了防止贮罐溢流或满出, 宜使用点式液位测 量。如果工艺要求将液位控制在一定的范围内, 需要 连续式液位测量仪表。2磁致伸缩核射式光纤 相差式 雷达式 钢带式 检尺轴流编码伺服电机视镜带尺 热式 超声波 振动式 称重式3仪表性能影响因素有些仪表可以承受剧烈的工艺状况, 但仪表的性能可能受温度影响, 用户应对这些对仪表性能产生不利影响的因素有所了解。 像安装在贮罐顶部的测量仪表, 影响的因素较多。如搅拌、混合、蒸气或其它因素可能影响测量, 底部安装测量仪表影响可能小一些。不适用适用图 1 液位测量系统技术一览化工劳动保护 (安全技术与管理分册)7户外安装, 环境温差变化较大, 湿度变化、振动、电磁干扰和瞬变也有很大关系。 液位测量系统技术见图 1。x x 超 位 x x点超 连声 移 连核 点核 界混 合 式h t g压 力电 容雷 达测量要求式声 续续射 式射 面* 波 * 波 式连续式密界 质 报 液 固沉度面 量 警 体 体淀4产品特性液位仪表应用特性见图 2。有些类型仪器不能全部测量固体和液体, 腐蚀 过程可能对某些材质有要求。 粘稠的物质有可能堵 塞某些仪器的部件。粉尘或泡沫界面对某些传感器有干扰, 会影响 仪器的性能。压力变送器仪表用于液体测量, 液体密 度发生变化时, 也会对仪表性能产生影响, 除非使用 者采取补偿。如果介质的介电常数发生变化, 电容测 量会受影响。若接触式的传感器有物料粘附其上时, 也会产生影响。固体测量可能较复杂, 因为固体在容器内易于 堆积, 可以压缩不形成一平面。过程液位连续测量应用技术见表 1。 点液位测 量 技 术 见 表 2。 液 体 储 存 液 位 测 量 技 术 应 用 见 表 3。非接触非插入 非浸入 应用条件高温 (205)高压 (100p si)低 温湍流搅拌 蒸 气 泡 沫内部障碍 腐 蚀 密度变化介电常 数变化充气液体清 洁 粘 稠表 1 过程液位连续测量应用技术 2500度变化有影响;适用不适用连有影响; 在图 2 液位仪表应用特性所贮存物料的物相、界面、清晰度、温度梯度、泡沫或悬浮固体等因素应有一定要求。 贮罐中的障碍物对超声波类液位计的准确测量可能有干扰。 例如浓硝酸贮罐烟雾对超声波测量带 来干扰, 引起紊乱, 造成误差较大。如果贮罐容器带有夹层, 安装某些支管侧接式 液位测量仪器可能较为困难。 在小型贮罐上有些仪 表使用也受限制。 如果贮罐埋于地下, 或相互连接, 或接近天花板, 或包裹保温加热管, 如何接近它们并 安装仪表是需要特别考虑的因素。屋内安装, 因为环境温度变化很小, 湿度保持稳 定, 是仪表使用比较理想的环境。 2000 2000技 术价格应用优点局 限 性压力式 液位变 送器$ 800可靠、简便、易用; 在 限 制 条 件 下 有 多 种隔膜密封选择。不 受泡沫影响; 容许轻 微搅拌。高温高压可 能有问题; 密 有 些 物 料 粘 某 些 介 质 中 受腐蚀; 通常需要两个开口。电容式$ 900用于高温或高压, 界 面测量较好。不受以 下 因 素 影 响: 密 度; 泡沫; 搅拌;蒸气。 过 程 中 受 不 同 介 电 常 数 变 化影响; 高粘 稠 物 料 不 能 很 好使用; 要求 单独贮罐标调; 探 头 涂 粘 物料受影响。超声波式$ 900非 接 触 式, 易 于 安 装。不受以下因素影 响: 密 度 变 化; 介 电 常 数; 粘 结; 污 染; 物 料 涂 粘。受 以 下 因 素 影 响: 蒸 气; 温度限制; 泡 沫影响; 高速 搅拌; 温度变 化有影响。*81997 年第 3 期 (总第 97 期) 7000 3500要求泄漏检测; 高 温; 高 压; 塞; 搅拌。表 3 液体储存液位测量技术应用表 2 点液位测量技术 8000物质; 可以用于液 2500高压。 5500性 液 体 需 经 防较大。不能工作。 1900染; 产 品 涂 粘; 液 体 和 蒸 气 界技 术价格应用优点局 限 性电容式$ 300 500可以用于导非导体液 面 测 量; 用 于泥浆测量。安装方 便、温 度 范 围 广, 耐需定期校调。浮标式$ 600 900密度变化不受影响;使 用 温 度 可 达260; 成 本 低, 简单。 物 料 粘 稠 或 卡 住 不 能 很 好 使用; 对于湍 流 液 体 需 平 静 室; 用于腐蚀腐处理; 体积超声波 式$ 300 800简单、易用、自检。不 受以下因素影响: 粘性物料; 密度变 化; 介 电 常 数 变 化; 搅拌。泡 沫 可 能 有 影 响; 温度过高不 能使用; 高真空微波式$ 1000非 接 触, 非 插 入 式。 不受以下因素影响: 碱 酸 泥 渣; 污蒸气。振动式 或音叉 式$ 300 400可用于泥浆; 可测量 界 面; 无 移 动 部 件; 产品堆积不影响; 低 密度物料良好。在 振 动 箱 上 不 能很好工作; 对 某 些 固 体 不 能 很 好 工 作 ( 例: 粉 状 体 流 动 ) ;面 要 求 不 同 密 度。技 术价格应 用 优 点局 限 性h t g 高 静压液 位计$ 5000高精度; 可直接测量 密度; 利用点温度测 量。液 体 测 量 时 液 体 分 层 对 测 量 有影响; 贮罐液 体搅拌有影响。钢带浮 子$ 1500价格适中; 安装底座 大; 精 度 高, 量 程 宽 广。浸入式测量; 机 械设计; 取决于 点运动影响; 需 要 温 度 和 密 度 校正; 维修较频 繁。伺服电 机式$4500具有高精度; 可测量 密度。浸入式测量; 受 点运动影响; 最 好有平衡室; 可 用 于 多 点 温 度 测量; 每个贮罐 均需交流电源; 机械设计 ( 维修 率高) 。雷达式$ 800014000精 度 高; 非 接 触 式, 非浸入式测量; 对粘 稠、泡 沫、腐 蚀 性 物 料测量较好; 维修少 (无机械运动部件) ; 可靠性高; 可安装在 贮罐上部。需 要 不 同 密 度 测 量; 变 送 器 接 收 器 粘 附 物 料有影响。磁致伸 缩式$ 2000具有高精度。浸入式; 振动或 抖 动 可 能 卡 住 浮子, 影响其工 作。重垂式$ 2200精 度 高; 可 进 行 液 固界面测量, 量程宽 广。机械式仪器。技 术价格应用优点局 限 性电导式$ 300可用于泥浆; 可用于 电 导 和 非 电 导 液 体 界面测量。 成本低, 设计简单, 不存在运 动部件。 仅 可 用 于 电 导式液体; 涂 粘可能有影响; 由 于 电 化 学腐蚀, 可能会有副作用; 可利用 电 流 电 压 降低腐蚀, 但产生误差。核射式$ 170014000可用于泥浆测量; 非 接 触、无 移 动 部 件。 不受以下因素影响:堆 积 物; 粘 稠堵需许可证; 校定较困难。技 术价格应用优点局 限 性雷达式$ 5000非接触式。不受以下 因素影响: 密度变 化; 介电常数。 以下因素稍有影响: 粘 结; 腐 蚀; 物料涂敷; 泡沫或 蒸气; 搅拌。 维修少, 耐用。 剧 烈 搅 拌 可 能有影响; 在 非 常 低 的 介 电 常 数 下 不 能 工 作。位移式$ 2500不受搅拌影响; 可 以 测 量 很 小 的 间 距; 可 以 测 量 界 面; 可 以 测 量 密 度。粘度高, 性能受 影响; 密度变化 影响; 物料易粘 结; 用于小范围 测量。核射式$ 700020000非 插 入 式, 非 接 触 式。不受以下因素影 响: 高温; 高压; 粉 料; 粘 稠堵 塞; 搅拌。需要许可证; 需 要 泄 漏 检测。化工劳动保护 (安全技术与管理分册)9场所, 需要使用本安型仪表或特殊审 批, 在 某 些 场合, 可能还要求环境的卫生条件。 最常用的输出信号是 4 20ma , 虽然也可以得到数字信号, 例如 ha r t , 但在有些情况下, 报警和 控制需要依赖 4 20ma 信号。 大部分仪表要求 12 24v 直流供电, 有些可以 110v 或 220v 交流, 有 些可以在低功率下运行。仪器的报价也非常重要, 需将安装和运行费用 考虑进去, 同时也应考虑产品的使用寿命。价廉的产品寿命短, 维修和更换较频繁, 因为它不能满足工艺要求或常常出故障, 因此在实际使用 时费用可能比一次性投资高的产品反而花费高。 价 贵质优的产品, 高质量, 性能优良, 寿命长, 用途更为 广泛。总之, 液位测控十分重要, 正确选择液位仪器对 于保障生产的安全性和工况稳定性非常重要。参考文献 (略)仪器要求在小型贮罐上安装的工作仪表, 可能达不到在 大贮罐上仪表的精度。例如: 对于 115m 贮罐要求达 到 011% 精度时, 需115mm ; 而对于 15m 贮罐, 液 位精度要求15mm 。有些仪表, 像顶部安装的雷达式液位计, 一般要 求精度在一定范围内 ( 6mm ) , 或全量程的百分之几, 其它性能参数的影响, 如温度影响, 也应考虑进去。56重复精度在某些情况下, 测量的重复性可能比精度更重要。设备的费用也是应该考虑的因素, 性能高的仪表通常价格比较昂贵。 危险等级需要符合现场要求。在大部分场合下,防爆型仪表基本上可以满足要求。 但对有些特殊的(上接第 14 页)燃、可燃物浓度符合动火安全要求; 有毒有害 物 浓 度 符 合 国 家 标 准; 氧 含 量 达 到 19 22% ; 动火终止后又重新动火时, 按同样方法进行采样分析, 符合安全动火要求。若条件 允许, 可连续跟踪监测分析。213 容器 (空间) 内断电和安全用电处理: 容 器内原有转动构件的电源, 在配电室内断开, 挂警告牌, 现场电源接线拆开做好绝缘和挂警告牌, 施工照明应使用安全电压, 工具设备 用电要加强电源线绝缘保护。防止物体打击、 磨损, 同时使用漏电保护设施, 施工作业者在 潮温环境中, 个人采取防触电措施。214 施工安全监督管理: 密闭空间内作业做 到有方案和安全措施, 规范脚手架、吊装机具的安全检查, 准确校核气防设施, 督促作业人 员正确使用脚手架、防护器具, 合理安排交叉 作业和有序组织人、材、物出入, 配备合格的 监护人、作业人员。 加强内部与外部联络。密闭空间内作业涉及诸多不安全因素:环境危险因素、施工管理危险因素、施工人员 和过程危险因素, 因此, 必须健全密闭空间内 作业安全监督, 实行超前安全管理。311 加强密闭空间内作业危害源评估和管 理: 密闭空间内存在什么危害因素, 进行监测 统计, 数据分析, 按危险等级分类管理。312 建立密闭空间内作业安全程序: 首先,确认密闭