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    淺析浮筒液位計測量產生誤差的原因及相應的處理方法

    發表時間:2017-05-23 ??點擊次數:? 技術支持:15601403222
       基于浮力原理而生產的液位計有很多種類型,如浮筒液位計,磁翻板液位計,浮球液位計,本文這里所講的浮筒液位計是一種靜壓變浮力式儀表,測量精度高、性能可靠、長期穩定性好、使用方便,可用于生產過程中的液位、界位及密度的測量和控制,在石油化工領域得到了越來越廣泛的應用。但是在使用過程中,不可避免的會存在各種因素引起的誤差,它對儀表及生產過程的穩定性和精確度都會產生負面影響。文章簡要闡述了浮筒液位計的測量原理,結合實際應用對其測量誤差的來源作了較詳細的分析,針對各種誤差的特性,指出了它們的影響方式、范圍及程度,并提出相應的消除或抑制方法。
      1 測量原理
      浮筒式液位計應用阿基米德浮力定律——浸在液體(或氣體)里的物體受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被該物體排開的液體的重力,公式為:F浮=G排=ρ液×g×V排。
      1.1 以Fisher浮筒液位計為代表的位移平衡式液位計
      此類液位計由浮筒室、浮筒(內筒)、扭力管系統及顯示單元等部分組成,液位變化引起浮力變化作用到與扭力管連接的浮筒上,由扭力管系統將浮筒的位移變化轉化為霍爾電勢的變化,再經相應的顯示單元進行顯示。
    電動浮筒液位計

      1.2 以浮筒液位計為代表的帶差動變壓器式液位計
      此類液位計將扭力管系統更換為LVDT,即線性可變差動變壓器,液位變化引起浮力變化作用到量程彈簧懸掛的浮筒上,從而并帶動LVDT的檢測芯做線性垂直運動,產生感應電壓,再經相應的顯示單元進行顯示。
      1.3 力平衡式浮筒液位計
      由于力平衡式浮筒液位計與單元組合儀表配合使用,所以隨著單元組合儀表逐漸被新型智能儀表代替,其應用越來越少,本文不做詳細介紹。
      2 誤差來源分析及處理方法
      2.1 浮筒液位計的精度等級及誤差限
      儀表的精度等級按大允許引用誤差劃分,浮筒液位計的常見精度等級有:0.5級、1.0級、1.5級和2.5級,對應基本誤差限為±0.5%、±1.0%、±1.5% 和 ±2.5%。
      2.2 浮筒液位計設備本身原因造成的誤差
      2.2.1 傳感系統
      浮筒液位計傳感系統包括浮筒(內筒)及浮筒室,對于同種型號的浮筒液位計,不同量程的浮筒所受的大浮力基本是一個定值。浮筒長度、外徑和壁厚之間的關系如下:
      式中D-浮筒外徑;d-浮筒內徑;L-浮筒長度。
      可見浮筒長度、內徑、外徑和壁厚的變化都會影響液位計的正常使用,產生誤差。消除此類誤差好的方法是在設計時根據工藝條件選擇合適的型號,安裝之前仔細檢查,認真做好單校工作,保證儀表大基本誤差在規定范圍之內。
      2.2.2 變送系統
      2.3 測量及控制回路中其他環節造成的誤差:
      2.3.1 信號線路的耦合干擾
      信號在傳輸過程中很容量受到干擾,導致所傳輸的信號發生畸變或失真,比如:傳輸線周圍空間電磁場對傳輸線的電磁感應干擾、通過線間分布電容和互感而形成的線間干擾等。
      2.3.2 接地系統干擾
      當多條儀表回路公用一個接地點時,若接地電阻過大或產生浮空地都會對信號產生干擾。
      2.4 生產過程中誤差分析
      2.4.1 浮筒脫落
      由公式F=G筒-F浮,可知扭力管所受扭力F=0,此時浮筒液位計指示為大,與實際嚴重不符。
      2.4.2 浮筒破裂
      浮筒破裂時,F浮逐漸減小,則由F=G筒-F浮可知扭力管所受扭力逐漸增大,浮筒液位計指示逐漸減小,終指示小。需要及時修復或更換浮筒。
      2.4.3 雜質附著于浮筒上
      在加氫裂化裝置冷高分界位一般設計為兩臺浮筒液位計,輕組分為冷高分油,重組分為含硫污水,但由于介質中含硫固體微粒雜質較多,很容易附著在浮筒上,由F浮=G排=ρ液×g×V排可知:
      ρ雜>ρ液時,G雜>G排,扭力F=G筒-F浮將增大,浮筒指示偏小;
      ρ雜=ρ液時,G雜=G排,扭力F=G筒-F浮將不變,浮筒指示不變;
      ρ雜<ρ液時,G雜  此時,如果未及時對雜質加以清理,一段時間以后浮筒將出現掛壁現象,浮筒示值不變或表現為間歇性的跳變,無法正常工作。
      解決此類問題,需要做到以下幾點:
      a.加保溫伴熱系統,伴熱好選用蒸汽伴熱,要全面(包括扭力管處);b.浮筒添加上下排污閥,并引入密閉排放系統(高壓,含H2S),方便排放;c.每隔一段時間進行一次沖洗排污操作,并用蒸汽吹掃,要求儀表與工藝人員緊密配合,做好防護工作;d.加強巡檢,做好該部位的日常檢查工作。
      2.4.4 介質密度發生變化
      正常生產過程中,更換流程等操作可能會導致工藝介質發生變化,如一臺測量介質密度為0.7g/cm3的浮筒液位計,在某操作條件下介質密度變化為0.8g/cm3時,由于儀表默認ρ1gh1=ρ2gh2,則:h2=h1*ρ1/ρ2,測量誤差為:δ=(h2-h1)/h1*100%=12.5%,可見密度的變化將造成較大的誤差。
      解決此類問題時,應由相關負責人員確認后方能對浮筒液位計重新標定。
      2.4.5 連接部位不牢固
      由于浮筒液位計結構較為復雜,要求精度較高,在安裝及使用過程中應保證相關連接部位的完好。
      2.4.6 扭力管心軸彎曲
      扭力管心軸彎曲時,儀表上下行程的回差嚴重超標。此時應視情況更換扭力管。
      2.4.7 工作現場震動
      當浮筒液位計工作現場有較強烈的震動時,將會導致指示跳變影響儀表使用。應在設計時充分考慮現場使用情況,選擇合適的型號,做好相應抗震措施。如長期震動較大時,應將相應電路板及微處理器更換為耐震型。
      3 結束語
      本文簡要介紹了浮筒液位計的測量原理,并以Fisher浮筒液位計和MAGNETROL浮筒液位計兩種常見的典型液位計為例進行了具體說明。提出了浮筒液位計在測量過程中的誤差來源,并做了詳細分析,有針對性的提出了解決方法。其中有許多現場維護工作中遇到的典型問題,均提出了解決方案。

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