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    磁翻板液位計(jì)在液化氣生產(chǎn)計(jì)量中同質(zhì)量流量計(jì)配合使用的效果分析

    發(fā)表時(shí)間：2016-03-17 ??點(diǎn)擊次數(shù)：549? 技術(shù)支持：1560-1403-222
    一、本文概述     近幾年來(lái)，伴隨著企業(yè)經(jīng)濟(jì)體制改革的逐漸深入以及企業(yè)科技進(jìn)步的加速發(fā)展，相比較以前對(duì)于節(jié)能及能源計(jì)量管理工作、能源計(jì)量器具的配備有了更高更新的要求。能源計(jì)量對(duì)于企業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常重要的事情，是企業(yè)邁向現(xiàn)代化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的基礎(chǔ)。企業(yè)需要通過(guò)能源計(jì)量這種手段對(duì)對(duì)能源進(jìn)行科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，失去了正確的計(jì)量基礎(chǔ)工作，就無(wú)法有效地維護(hù)企業(yè)的利益，無(wú)法有效地提高經(jīng)濟(jì)效益。能源計(jì)量器具是能源計(jì)量工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，科學(xué)合理地配置、管理計(jì)量器具是企業(yè)做好能源計(jì)量工作的技術(shù)保證，因此企業(yè)中能源計(jì)量工作尤顯重要。磁翻板液位計(jì)是工業(yè)生產(chǎn)中一種非常普遍、用量特別大的液位測(cè)量?jī)x表，在許多的液位測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)發(fā)揮了重要作用。撰寫(xiě)本文就是對(duì)磁翻板液位計(jì)計(jì)量產(chǎn)生誤差原因進(jìn)行分析，提出解決意見(jiàn)，并對(duì)其他流量計(jì)的原理及性能進(jìn)行分析，從而可以即安全又準(zhǔn)確的保證生產(chǎn)運(yùn)行和維護(hù)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。
     
    二、問(wèn)題背景     液化氣第三分公司坐落在大港區(qū)板廠(chǎng)路，長(zhǎng)期擔(dān)負(fù)著通過(guò)80公里液化石油氣輸送管線(xiàn)的輸送任務(wù)和少量的鋼瓶罐裝業(yè)務(wù)。液化氣*先分公司坐落在西青區(qū)汪莊子村南，擔(dān)負(fù)著全市及近郊約10萬(wàn)民用戶(hù)和部分工商戶(hù)的用氣業(yè)務(wù)。一直以來(lái)，對(duì)一、三分公司通過(guò)80公里高壓管線(xiàn)輸送液化石油氣的情況始終采用液化石油氣儲(chǔ)罐的液位計(jì)量，方法是采用磁翻板液位計(jì)的計(jì)量方法。磁翻板液位計(jì)是利用磁耦合作用的原理，儀表和儲(chǔ)罐連接形成連通器，在儀表內(nèi)設(shè)有磁性浮子，為確保液位顯示準(zhǔn)確，磁性浮子的比重參數(shù)按容器內(nèi)介質(zhì)的密度設(shè)計(jì)，在儀表連通管外表面設(shè)有顯示器，顯示器安裝外顯磁翻板。磁性浮子在連通管內(nèi)隨儲(chǔ)罐液位的變化上、下浮動(dòng)時(shí)，通過(guò)磁耦合作用，顯示器的磁翻板也同步翻轉(zhuǎn)變換顏色，紅色顯示液相，白色顯示氣相，紅白顏色交界處就是儲(chǔ)罐內(nèi)的實(shí)際液位。此種液位計(jì)及計(jì)量方式一直沿用至今，但是，我們經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的跟蹤監(jiān)測(cè)。發(fā)現(xiàn)按磁翻板液位計(jì)的讀數(shù)來(lái)計(jì)算，結(jié)果不可靠。例如一臺(tái)1000M3的液化石油氣儲(chǔ)罐，不同時(shí)間讀取的數(shù)據(jù)，計(jì)算出的結(jié)果有時(shí)（特別是夏季）相差10噸左右。見(jiàn)數(shù)據(jù)1：    
     
    三、問(wèn)題分析     以1000M3（直徑為12.3m）為例。我們知道，液體受熱會(huì)膨脹，其密度會(huì)變小。相反，液體受冷時(shí)其體積會(huì)縮小，密度會(huì)變大。特別是罐體內(nèi)液體較多時(shí)，在環(huán)境溫度高于罐內(nèi)溫度時(shí)，儲(chǔ)罐吸熱，而在環(huán)境溫度低于儲(chǔ)罐內(nèi)溫度時(shí)，儲(chǔ)罐放熱，根據(jù)一年多時(shí)間的觀(guān)察、觀(guān)測(cè)，也就是說(shuō)儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度變化不如環(huán)境溫度變化大。見(jiàn)數(shù)據(jù)2：

    日期

    罐號(hào)

    當(dāng)日下午儲(chǔ)罐液位噸數(shù)

    次日上午儲(chǔ)罐液位噸數(shù)

    尺高

    噸數(shù)

    環(huán)境溫度

    尺高

    噸數(shù)

    環(huán)境溫度

    4.24

    8#

    4. 9l

    198

    29℃

    4. 8l

    l 9l

    24℃

    5.20

    l#

    4.35

    l62

    3l ℃

    4.25

    l55

    27℃

    5.28

    l#

    4.18

    l 5l

    27℃

    4.12

    147

    24℃

    5.29

    l0#

    4.58

    176

    33℃

    4.50

    l 7l

    30℃

    7.26

    9#

    4.89

    l97

    32℃

    4.79

    l90

    28℃

    10.17

    11#

    4.38

    l64

    22℃

    4. 3l

    l59

    l 8℃


    日期

    環(huán)境溫度

    當(dāng)日下午儲(chǔ)罐液位噸數(shù)

    次日上午儲(chǔ)罐液位噸數(shù)

    尺高

    噸數(shù)

    罐溫度

    尺高

    噸數(shù)

    罐溫度

    5.14

    2# 25℃

    3.27

    98.6

    23℃

    3.25

    97.53

    22℃

    5.14

    l# 23℃

    3.13

    91.17

    23℃

    、3.13

    91.17

    2l ℃

    5.16

    l#l 6℃

    6.37

    297.8

    l 5℃

    6.37

    297.8

    l 4℃

    5.17

    l#l 7℃

    5.77

    265.4

    l 6℃

    5.77

    265.4

    l 6℃

    5.17

    2#l 9℃

    3.16

    92.75

    l 8℃

    3.16

    92.75

    l 7℃

    5.18

    l# 20℃

    5.07

    208.9

    l 9℃

    5.02

    205.6

    20℃

    6.03

    8# 27℃

    6.25

    289.5

    25℃

    6.19

    285.4

    25℃

       
          表中可見(jiàn)罐內(nèi)溫度變化比較平穩(wěn)。而液位計(jì)與儲(chǔ)罐相連接的連通管直徑較?。―N50），管內(nèi)的液體數(shù)量很少，受環(huán)境溫度影響很大，特別是連通管處在陽(yáng)光直射位置時(shí)，其溫度變化更大，就是說(shuō)，儲(chǔ)罐內(nèi)的液體溫度和與液位計(jì)連通管內(nèi)的液體溫度不同，則其密度也不同。一般認(rèn)為，連通管內(nèi)的液面高度和罐內(nèi)液面高度應(yīng)處于同一水平上，其實(shí)不一定。我們做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在室外溫度為30℃時(shí)，連通管的溫度為30℃，儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度為22℃，特別是由于液化石油氣的膨脹系數(shù)比水大得多，密度的差異就更大。這時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)液體與連通管內(nèi)液體關(guān)系如同U型壓差計(jì)的工作原理一樣，兩側(cè)的液體相對(duì)連接管底部水平段的作用力相等，假設(shè)儲(chǔ)罐內(nèi)的液化石油氣組份為：     1、丙烷：丁烷=50:50
        2、儲(chǔ)罐內(nèi)液化石油氣平均溫度T℃
        3、連通管內(nèi)液化石油氣平均溫度t℃
        4、儲(chǔ)罐內(nèi)液位為H（m）
        5、連通管內(nèi)液位為h（m）     10℃時(shí)  ρ丙10=0.516
                ρ丁10=0.570
        40℃時(shí)  ρ丙40=0.469
                ρ丁40=0.532     則混合密度為：     ρш10=∑ρiVi-0.516×0.5+0.570×0.5=0.543     ρш40=∑ρiVi=0.469×0.5+0.532×0.5=0.501     液體密度變化的溫度系數(shù)為：     v=（ρш40-ρш10）/（40-10）=（0.501-0.543）/（40-10）= -0.0014     在某一溫度t℃時(shí)的密度為     ρt=ρ10+v（t-10）     連通管的液位高度為h時(shí)，對(duì)連通管底部水平的壓強(qiáng)為：     P=P0+ρqh     任意時(shí)刻，連通管內(nèi)液柱和儲(chǔ)罐內(nèi)液柱對(duì)連通管水平段所產(chǎn)生的壓強(qiáng)必定相等，則：     P0+ρgh=P0+ρvgH     H=ρth/ρT=（1-v（T-t）/（ρ10+（T-l0）））h       式-l     ①當(dāng)環(huán)境溫度高于儲(chǔ)罐內(nèi)溫度時(shí)，     設(shè)t=30℃ ，T=20℃ ，由式-l可得     H=（1+0.0014×（20-30）/（0.543-0.0014（20-10）））h       式-2     ②當(dāng)環(huán)境溫度低于儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度時(shí)，     設(shè)t=10℃，T=20℃     H=（1+0.026）h=1.026h              式-3     以上分析說(shuō)明，液位計(jì)液位讀數(shù)與儲(chǔ)罐內(nèi)的實(shí)際液位是有差距的，而且溫差越大，則差距就越大，這樣用液位計(jì)的讀數(shù)h直接查儲(chǔ)罐容積表，計(jì)算出的質(zhì)量結(jié)果必然不準(zhǔn)確，而且罐的容積越大，誤差越大，特別是液位剛好在儲(chǔ)罐赤道帶附近時(shí)，誤差更大，這樣就印證了前面所觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)變化情況。     以1000M3球罐為例，不考慮氣相的影響，設(shè)液位計(jì)讀數(shù)h=7m，設(shè)液位計(jì)內(nèi)的液體溫度為30℃，罐內(nèi)液體平均溫度為20℃，根據(jù)式-2，得罐內(nèi)液位為：     H=0.974h=0.974×7=6.82m，查罐容表，得到液體的體積分別為：     586.928m3和565.873m3     罐內(nèi)在20℃時(shí)的混合密度：     ρ20=ρ10+v（T-10）=0.543-0.0014（20-10）=0.529     310.48噸和299.347噸，則偏多11.13噸，反之則偏少。    
     
    四、解決問(wèn)題的辦法     按上述分析的情況看，磁翻板液位計(jì)在計(jì)量上確實(shí)存在讀數(shù)誤差的問(wèn)題，解決該問(wèn)題可以采用：
    ① 將磁翻板液位計(jì)安裝防曬裝置，選好讀取時(shí)間，能在一定程度上克服環(huán)境因素對(duì)液位計(jì)讀數(shù)的影響，選擇在氣溫比較接近儲(chǔ)罐內(nèi)溫的時(shí)候，如夏天在日出之前讀數(shù)，冬天在早上9:00左右讀數(shù)，但該辦法對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行有一定的影響；
     
    ②在讀數(shù)前，將液位計(jì)中液體全部放掉，換入罐內(nèi)新的液化石油氣，然后盡快讀取液位數(shù)據(jù)，這種方法不安全。
     
    ③采用浮子式鋼帶液位計(jì)計(jì)量，該液位計(jì)是根據(jù)力平衡原理，當(dāng)液面上升時(shí)，鋼帶張力減少松馳，系統(tǒng)平衡受到破壞，而作為力平衡源的盤(pán)簧力矩減少而做相應(yīng)收卷，把已松馳的鋼帶纏在鋼帶輪上使鋼帶張緊，使系統(tǒng)平衡，液面下降的則反之。鋼帶上打有非常均勻的小孔，當(dāng)鋼帶上下移動(dòng)時(shí)，其孔正好與鏈輪上的齒咬合，并帶動(dòng)表頭上的齒輪及指針進(jìn)行液位顯示。由于制造技術(shù)和安裝質(zhì)量上存在問(wèn)題，目前，就國(guó)產(chǎn)鋼帶液位計(jì)而言，很大一部分是失效的，在罐內(nèi)液位很低時(shí)，高速進(jìn)人的液化石油氣容易使鋼帶液位計(jì)系統(tǒng)的浮筒及其導(dǎo)向鋼絲波動(dòng)很大。再有，不同組份的液化石油氣及不同溫度下，密度不同，致使液體對(duì)浮筒的浮力不同，出現(xiàn)誤差，影響液位計(jì)的顯示精度。
     
    ④為更好地、科學(xué)合理地配置計(jì)量裝置，維護(hù)企業(yè)利益，我們?cè)趩⒂萌止久绹?guó)產(chǎn)質(zhì)量流量計(jì)的基礎(chǔ)上，在一分公司也安裝上美國(guó)產(chǎn)DS300S/56SU型質(zhì)量流量計(jì)，該種流量計(jì)由傳感器、變送器、顯示器三部分組成，該設(shè)備具有壓力、溫度、密度補(bǔ)償功能，流量計(jì)精度可達(dá)±0.2%，系統(tǒng)精度可達(dá)±0.35%，它是通過(guò)輸送液體流量由傳感器將采集數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給變送器，由變送器將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析調(diào)整以獲得高精度的質(zhì)量流量信號(hào)，通過(guò)顯示器將流量、噸數(shù)顯示出來(lái)。經(jīng)一段時(shí)間的運(yùn)行，兩單位計(jì)量數(shù)據(jù)誤差基本控制在0.6%以下。見(jiàn)數(shù)據(jù)3：     運(yùn)行中，該質(zhì)量流量計(jì)出現(xiàn)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，經(jīng)數(shù)據(jù)跟蹤采集觀(guān)察，密度值在0.54噸/m3以下時(shí)，流量計(jì)開(kāi)始出現(xiàn)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，經(jīng)分析驗(yàn)證管道中確實(shí)存在氣相液化石油氣。怎樣才能解決這一問(wèn)題，我們考慮流量計(jì)安裝位置起決定性作用，安裝流量計(jì)高點(diǎn)必須低于工藝管道的高度，只有這樣，才能保證流量計(jì)在非工作時(shí)的充滿(mǎn)度，避免液相管道中出現(xiàn)氣化而產(chǎn)生流量計(jì)零點(diǎn)漂移。    
     
    綜上所述，采用質(zhì)量流量計(jì)，可避免因溫度、壓力、密度的影響而產(chǎn)生誤差，同時(shí)，儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行，仍離不開(kāi)浮子式磁翻板液位計(jì)，雙重并用，既可保證安全運(yùn)行，又確保計(jì)量的準(zhǔn)確。

    日期

    三公司流量計(jì)

    一公司流量計(jì)

    實(shí)際誤差

    系統(tǒng)充許誤差

    04.5.1

    l52.57

    l51.72

    0.85

    ±1.07

    04.5.2

    173.98

    175.69

    -1.7l

    ±1.22

    04.5.9

    l46.3

    l45.65

    0.65

    ±1.02

    04.6.16

    301.47

    299.4l

    2.06

    ± 2.1l

    04.5.2 l

    310.4l

    3l 0 .7l

    -0.3

    ±2.17


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