測(cè)量液位的儀表有很多種，傳統(tǒng)的磁翻板液位計(jì)和差壓液位計(jì)都有在使用，每一種液位計(jì)都有其特點(diǎn)有適應(yīng)工況，并不是所有的測(cè)量條件一種液位計(jì)就能通吃，用戶在選擇液位計(jì)時(shí)要根據(jù)自身的工況條件進(jìn)行合理的選型，對(duì)于投產(chǎn)在用的液位計(jì)，一旦測(cè)量狀況發(fā)生改變，也需要及時(shí)調(diào)整測(cè)量的方案選擇，針對(duì)目前現(xiàn)有條件進(jìn)行合理改進(jìn)。本文針對(duì)于某化工廠在測(cè)量液氨罐液位測(cè)量中的具體問題進(jìn)行了具體分析，提出了測(cè)量方法的改進(jìn)措施。
 
淮安淮河化工有限公司2#～6#氨罐(臥式儲(chǔ)罐)液位顯示不準(zhǔn)，受環(huán)境溫度影響大，不利于生產(chǎn)成本的有效控制及績(jī)效考核。氨罐液位測(cè)量配置了現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)以及遠(yuǎn)傳差壓液位計(jì)，目前生產(chǎn)中主要靠現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)得出讀數(shù)后，查液位噸位對(duì)照表得庫(kù)存量，極為不便。
 

1.1磁翻板液位計(jì)原理及誤差來(lái)源
磁翻板液位計(jì)與氨罐旁通管相連接，罐與旁通管之間組成了1個(gè)U形管，其關(guān)系式為:
h1×d1=h2×d2(1)
式中:h1———氨罐內(nèi)液氨的液位;
d1———氨罐內(nèi)液氨的密度;
h2———磁翻板內(nèi)的液位;
d2———磁翻板內(nèi)液氨的密度。
 
通常情況下，氨罐內(nèi)液氨溫度t1等于旁通管內(nèi)液氨溫度t2，即d1=d2，則h1=h2，則通過磁翻板液位h2便可知h1;但是，磁翻板液位計(jì)受環(huán)境溫度影響大，因t1≠t2，則d1≠d2，于是h1≠h2，使磁翻板液位計(jì)誤差產(chǎn)生，受環(huán)境溫度影響大。
 
1.2差壓液位計(jì)及誤差來(lái)源
差壓液位計(jì)是基于液體連通器原理和液體靜壓力原理來(lái)測(cè)量液體的液位，其測(cè)量系統(tǒng)示意如圖1所示。其關(guān)系式為:



H=ΔP/(Q液氨－Q硅油)+H0
(2)
式中:ΔP———差壓計(jì)測(cè)量的差壓;
Q液氨———液氨密度;
Q硅油———硅油密度，隨環(huán)境溫度變化小，取0.93;
H0———差壓液位計(jì)的安裝高度。
由式(2)可看出，差壓液位計(jì)主要誤差來(lái)源于ΔP，Q液氨和H0。
 

通過以上誤差的來(lái)源分析，分別對(duì)目前使用的2種液位計(jì)進(jìn)行如下調(diào)整。
 
2.1磁翻板液位計(jì)
由于磁翻板液位計(jì)受溫度影響較大，尤其是磁翻板保溫不好，誤差極大，不能準(zhǔn)確計(jì)量每班產(chǎn)量，白班(8h)大誤差達(dá)8～9t;但磁翻板液位計(jì)容易安裝和維修，易于對(duì)磁翻板標(biāo)尺的零點(diǎn)進(jìn)行校正，便于觀察液面變化，故保留原來(lái)磁翻板液位計(jì)，并進(jìn)行重新保溫，僅作參考。
 
2.2差壓液位計(jì)
差壓液位計(jì)主要誤差來(lái)源于ΔP，Q液氨和H0，因ΔP誤差主要來(lái)源于差壓計(jì)本身的誤差，如產(chǎn)品合格，誤差在可接受范圍之內(nèi)，故需要修正的是差壓液位計(jì)的安裝高度H0以及液氨密度Q液氨。
2.2.1安裝高度H0通過實(shí)際測(cè)量，2#～6#氨罐差壓液位計(jì)安裝在磁翻板液位計(jì)雙法蘭下法蘭位置，低于氨罐位置，即H0為負(fù)數(shù)。2#～6#氨罐差壓液位計(jì)的安裝高度分別為－17，－15，－15，－15和－15cm。
 
2.2.2液氨密度Q液氨
因液氨密度受溫度影響大，且每個(gè)氨罐的保溫效果也有差異，故如需準(zhǔn)確測(cè)量氨罐液位，必須引入溫度測(cè)量。對(duì)2#～6#氨罐分別進(jìn)行卸壓，并引入熱電偶遠(yuǎn)傳至DCS系統(tǒng)，對(duì)密度進(jìn)行修正，修正公式為Q液=0.639－0.00145t。經(jīng)過以上修正，2#～6#氨罐液位修正計(jì)算公式
如表1所示。


 
2.3用差壓測(cè)量的液位來(lái)計(jì)量氨罐噸位
通過對(duì)差壓液位計(jì)的液氨密度和安裝高度進(jìn)行修正后，差壓液位計(jì)的液位值可信，但是每班產(chǎn)量仍然按照氨罐液位對(duì)照表來(lái)計(jì)量產(chǎn)量。氨罐液位對(duì)照表中的噸位是基于某一固定溫度下(原計(jì)算按20℃下)的密度計(jì)算所得，故仍然不能準(zhǔn)確計(jì)量氨罐中的液氨質(zhì)量。根據(jù)質(zhì)量計(jì)算公式m=QV可知，需能找到不同液位H下對(duì)應(yīng)的體積V，然后乘以溫度修正過的液氨密度Q液氨，即得出準(zhǔn)確的氨罐噸位。通過查閱相關(guān)資料，臥式氨罐體積V與高度H可用下式進(jìn)行計(jì)算:


 
將2#～6#氨罐尺寸代入上式后，體積就與氨罐的液位一一對(duì)應(yīng)了，液位由差壓液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量，終求得體積。
 
2#氨罐體積公式:
V=50+3.534291675*(1－(H－1.5)^2/6.75)*(H－1.5)+13.2*((H－1.5)*(2*H*1.5－H^2)^0.5+2.25*(ASIN((H－1.5)/1.5)))
 
3#～6#氨罐體積公式均為:
V=50+4.021238592*(1－(H－1.6)^2/7.68)*(H－1.6)+11.38*((H－1.6)*(2*H*1.6－H^2)^0.5+2.56*(ASIN((H－1.6)/1.6)))
將上式在寫入DCS組態(tài)中，至此所有工作完成。
 

2015年12月2日白班，2#～6#氨罐測(cè)溫點(diǎn)全部安裝完成，白班即投入使用。當(dāng)班售氨過磅計(jì)量為46.2t，DCS上顯示氨罐液氨噸位下降了47.2t左右，誤差≤2.16%，屬于可接受范圍。由此可見，修正后的DCS顯示液氨噸位較磁翻板液位計(jì)更精確，同時(shí)可在DCS系統(tǒng)直接讀出液位，無(wú)需再對(duì)表，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。