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    浅析浮筒液位计测量产生误差的原因及相应的处理方法

    发表时间:2017-05-23   点击次数:  技术支持:15601403222
       基于浮力原理而生产的液位计有很多种类型,如浮筒液位计,磁翻板液位计,浮球液位计,本文这里所讲的浮筒液位计是一种静压变浮力式仪表,测量精度高、性能可靠、长期稳定性好、使用方便,可用于生产过程中的液位、界位及密度的测量和控制,在石油化工领域得到了越来越广泛的应用。但是在使用过程中,不可避免的会存在各种因素引起的误差,它对仪表及生产过程的稳定性和精确度都会产生负面影响。文章简要阐述了浮筒液位计的测量原理,结合实际应用对其测量误差的来源作了较详细的分析,针对各种误差的特性,指出了它们的影响方式、范围及程度,并提出相应的消除或抑制方法。
      1 测量原理
      浮筒式液位计应用阿基米德浮力定律——浸在液体(或气体)里的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力,公式为:F浮=G排=ρ液×g×V排。
      1.1 以Fisher浮筒液位计为代表的位移平衡式液位计
      此类液位计由浮筒室、浮筒(内筒)、扭力管系统及显示单元等部分组成,液位变化引起浮力变化作用到与扭力管连接的浮筒上,由扭力管系统将浮筒的位移变化转化为霍尔电势的变化,再经相应的显示单元进行显示。
    电动浮筒液位计

      1.2 以浮筒液位计为代表的带差动变压器式液位计
      此类液位计将扭力管系统更换为LVDT,即线性可变差动变压器,液位变化引起浮力变化作用到量程弹簧悬挂的浮筒上,从而并带动LVDT的检测芯做线性垂直运动,产生感应电压,再经相应的显示单元进行显示。
      1.3 力平衡式浮筒液位计
      由于力平衡式浮筒液位计与单元组合仪表配合使用,所以随着单元组合仪表逐渐被新型智能仪表代替,其应用越来越少,本文不做详细介绍。
      2 误差来源分析及处理方法
      2.1 浮筒液位计的精度等级及误差限
      仪表的精度等级按大允许引用误差划分,浮筒液位计的常见精度等级有:0.5级、1.0级、1.5级和2.5级,对应基本误差限为±0.5%、±1.0%、±1.5% 和 ±2.5%。
      2.2 浮筒液位计设备本身原因造成的误差
      2.2.1 传感系统
      浮筒液位计传感系统包括浮筒(内筒)及浮筒室,对于同种型号的浮筒液位计,不同量程的浮筒所受的大浮力基本是一个定值。浮筒长度、外径和壁厚之间的关系如下:
      式中D-浮筒外径;d-浮筒内径;L-浮筒长度。
      可见浮筒长度、内径、外径和壁厚的变化都会影响液位计的正常使用,产生误差。消除此类误差好的方法是在设计时根据工艺条件选择合适的型号,安装之前仔细检查,认真做好单校工作,保证仪表大基本误差在规定范围之内。
      2.2.2 变送系统
      2.3 测量及控制回路中其他环节造成的误差:
      2.3.1 信号线路的耦合干扰
      信号在传输过程中很容量受到干扰,导致所传输的信号发生畸变或失真,比如:传输线周围空间电磁场对传输线的电磁感应干扰、通过线间分布电容和互感而形成的线间干扰等。
      2.3.2 接地系统干扰
      当多条仪表回路公用一个接地点时,若接地电阻过大或产生浮空地都会对信号产生干扰。
      2.4 生产过程中误差分析
      2.4.1 浮筒脱落
      由公式F=G筒-F浮,可知扭力管所受扭力F=0,此时浮筒液位计指示为大,与实际严重不符。
      2.4.2 浮筒破裂
      浮筒破裂时,F浮逐渐减小,则由F=G筒-F浮可知扭力管所受扭力逐渐增大,浮筒液位计指示逐渐减小,终指示小。需要及时修复或更换浮筒。
      2.4.3 杂质附着于浮筒上
      在加氢裂化装置冷高分界位一般设计为两台浮筒液位计,轻组分为冷高分油,重组分为含硫污水,但由于介质中含硫固体微粒杂质较多,很容易附着在浮筒上,由F浮=G排=ρ液×g×V排可知:
      ρ杂>ρ液时,G杂>G排,扭力F=G筒-F浮将增大,浮筒指示偏小;
      ρ杂=ρ液时,G杂=G排,扭力F=G筒-F浮将不变,浮筒指示不变;
      ρ杂<ρ液时,G杂  此时,如果未及时对杂质加以清理,一段时间以后浮筒将出现挂壁现象,浮筒示值不变或表现为间歇性的跳变,无法正常工作。
      解决此类问题,需要做到以下几点:
      a.加保温伴热系统,伴热好选用蒸汽伴热,要全面(包括扭力管处);b.浮筒添加上下排污阀,并引入密闭排放系统(高压,含H2S),方便排放;c.每隔一段时间进行一次冲洗排污操作,并用蒸汽吹扫,要求仪表与工艺人员紧密配合,做好防护工作;d.加强巡检,做好该部位的日常检查工作。
      2.4.4 介质密度发生变化
      正常生产过程中,更换流程等操作可能会导致工艺介质发生变化,如一台测量介质密度为0.7g/cm3的浮筒液位计,在某操作条件下介质密度变化为0.8g/cm3时,由于仪表默认ρ1gh1=ρ2gh2,则:h2=h1*ρ1/ρ2,测量误差为:δ=(h2-h1)/h1*100%=12.5%,可见密度的变化将造成较大的误差。
      解决此类问题时,应由相关负责人员确认后方能对浮筒液位计重新标定。
      2.4.5 连接部位不牢固
      由于浮筒液位计结构较为复杂,要求精度较高,在安装及使用过程中应保证相关连接部位的完好。
      2.4.6 扭力管心轴弯曲
      扭力管心轴弯曲时,仪表上下行程的回差严重超标。此时应视情况更换扭力管。
      2.4.7 工作现场震动
      当浮筒液位计工作现场有较强烈的震动时,将会导致指示跳变影响仪表使用。应在设计时充分考虑现场使用情况,选择合适的型号,做好相应抗震措施。如长期震动较大时,应将相应电路板及微处理器更换为耐震型。
      3 结束语
      本文简要介绍了浮筒液位计的测量原理,并以Fisher浮筒液位计和MAGNETROL浮筒液位计两种常见的典型液位计为例进行了具体说明。提出了浮筒液位计在测量过程中的误差来源,并做了详细分析,有针对性的提出了解决方法。其中有许多现场维护工作中遇到的典型问题,均提出了解决方案。

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