摘要：安全、環(huán)保、高性能儀表對(duì)保障化工企業(yè)的安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。本文以邢臺(tái)礦業(yè)集團(tuán)金牛鉀堿分公司液氯罐區(qū),高危工況下的儀表應(yīng)用為實(shí)例，向業(yè)內(nèi)闡述外測(cè)液位儀這種高新技術(shù)儀表的性能,與業(yè)內(nèi)企業(yè)共享。
關(guān)鍵詞：外測(cè)液位儀；液氯儲(chǔ)罐；應(yīng)用
一、前言
現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量等同于人的感官判斷系統(tǒng)，能直觀地反映各種工藝的變化情況，以便于化工操作人員及時(shí)地掌握相關(guān)技術(shù)參數(shù)，做出判斷，從而可以及時(shí)采取有效的調(diào)整措施。因此現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量對(duì)保障企業(yè)的安全生產(chǎn)，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展起著重要作用。特別是在惡劣的條件下如劇毒、強(qiáng)腐蝕，易燃、易爆的工況中隨時(shí)都潛伏著致命的危險(xiǎn)，目前使用的儀表在這些方面還存在著許多缺陷，化工企業(yè)迫切地需要一次儀表新技術(shù)的革命。如何能杜絕或是最大限度地減少這種危險(xiǎn)發(fā)生的機(jī)率，是對(duì)儀表監(jiān)控行業(yè)的一大挑戰(zhàn)。離子膜鉀堿生產(chǎn)裝置中的液氯罐區(qū)是企業(yè)安全生產(chǎn)的重中之重，其液氯介質(zhì)具有的劇毒特性，遇水氣產(chǎn)生的強(qiáng)腐蝕性均對(duì)生命有著巨大的威脅，氯氣一旦泄漏，后果不堪設(shè)想，因此能否選好此工況條件下的控制儀表是企業(yè)安全生產(chǎn)的重要保證。
二、 液氯儲(chǔ)罐的液位測(cè)量
1 、液氯儲(chǔ)罐液位測(cè)量的工藝條件
離子膜鉀堿生產(chǎn)裝置中的液氯儲(chǔ)罐，工況操作溫度-25℃ ，壓力0.2MPa～1.6MPa，量程0～2200mm，黏度0.6mPa.S。在這樣的工況條件下，液位測(cè)量成為生產(chǎn)中重要的參考參數(shù)， 要求控制儀表能在一定的精度范圍內(nèi)進(jìn)行可靠的顯示，能靈敏地對(duì)液位變化進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定的跟蹤。以便工藝操作人員根據(jù)其指示參數(shù)和工藝需要及時(shí)調(diào)節(jié)液氯的輸出、輸入。
2 、示例應(yīng)用與分析
各種液位儀的分析比較根據(jù)多年的儀表工作經(jīng)驗(yàn)積累，液位儀大體分為以下幾種：
a.伺服液位儀：利用馬達(dá)帶動(dòng)力傳感器，測(cè)量浮子的受力情況來(lái)確定液位變化情況；
b.雷達(dá)液位儀：根據(jù)雷達(dá)電磁波測(cè)距原理；
C.射頻導(dǎo)鈉液位儀：從罐頂開(kāi)孔處將探測(cè)桿插入液體中，利用導(dǎo)鈉及電容的變化計(jì)算液位；
d.壓差式液位儀：測(cè)量液體底部與上方氣體的壓力差， 算出液位；
e.超聲波液位儀：聲納原理，從罐頂開(kāi)孔處用超聲波測(cè)量液位高度。
以上不同原理的液位儀表已在化工、石化、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，可以說(shuō)是液位儀表的主力軍，在一般的工況條件下以高性價(jià)比贏得了認(rèn)可。但在液氯儲(chǔ)罐液位測(cè)量的工藝條件下，他們的工作原理與安裝方式卻存在著嚴(yán)重的缺陷，它們常常因?yàn)橐韵聨c(diǎn)原因而導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)和時(shí)常損壞，甚至因氯氣泄漏難以為安全生產(chǎn)提供可靠的保障：
l、在壓力儲(chǔ)罐上開(kāi)孔，采取法蘭連接為氯氣泄漏留下隱患；
2、儀表關(guān)鍵部件與介質(zhì)直接接觸，因部件遭受腐蝕，導(dǎo)致?lián)p壞；
3、維修過(guò)程中，需停產(chǎn)清罐，徒增維護(hù)成本，延誤生產(chǎn)，甚至可能導(dǎo)致剩余氯氣泄漏，危害人身安全。
面對(duì)這樣的技術(shù)難題，河北省邢臺(tái)礦業(yè)集團(tuán)金牛鉀堿分公司作為一個(gè)剛跨入氯堿行業(yè)的化工企業(yè)，我們一直試圖尋找一個(gè)適合液氯儲(chǔ)罐液位測(cè)量的最佳解決辦法。2005年6月，我們獲得了西安定華電子有限公司生產(chǎn)的外測(cè)液位儀的信息，經(jīng)過(guò)對(duì)其測(cè)量原理及安裝方式的仔細(xì)研究，認(rèn)為非常適合液氯儲(chǔ)罐這種危險(xiǎn)設(shè)備的液位測(cè)量。
三、外測(cè)液位儀原理
ELL外測(cè)液位儀是利用對(duì)人體無(wú)害的微振動(dòng)分析，在容器壁外側(cè)液面以下部位連續(xù)測(cè)出液面的精確高度，而不接觸容器內(nèi)的液體和氣體。因此極為安全可靠，安裝維護(hù)特別方便，是綠色環(huán)保儀表。可廣泛用對(duì)于各種容器內(nèi)液面的連續(xù)精確測(cè)量。外測(cè)液位儀為智能化的現(xiàn)場(chǎng)變送器式儀表， 儀表隔爆主機(jī)安裝在被測(cè)容器附近。儀表測(cè)量頭緊貼在容器外壁上，檢測(cè)容器壁上的微小機(jī)械振動(dòng)，變?yōu)殡娦盘?hào)傳人儀表主機(jī)。在主機(jī)內(nèi)將信號(hào)變?yōu)閿?shù)字后送入CPU，使用定華公司的專有人工智能算法對(duì)其分析，計(jì)算出液面高度。從容器壁外側(cè)檢測(cè)到的微小機(jī)械振動(dòng)波形的特性是由液體振動(dòng)特性和容器振動(dòng)特性決定的。此振動(dòng)波形經(jīng)用定華公司專用算法處理后可以得到它的液位特征量y。液面的測(cè)量高度hm與y以及液體溫度t之間有下述數(shù)學(xué)模型表述的關(guān)系：
hm=h(f(a，t)y)
a ——液體特征系數(shù)
t ——液體溫度
y ——振動(dòng)波形的液位特征量
該儀表主要分兩部分，一是測(cè)量頭，二是主機(jī)。測(cè)量頭直接吸附在容器壁外側(cè)，負(fù)責(zé)收集信息；主機(jī)安裝在被測(cè)容器旁，負(fù)責(zé)分析計(jì)算。測(cè)量頭與主機(jī)之間用電纜連接，主機(jī)表頭配有接線盒(易燃易爆場(chǎng)所配有隔爆型接線盒)分別連接來(lái)自液位及溫度測(cè)量頭、主機(jī)和控制室的信號(hào)及電源電纜。主機(jī)供電為DC24V ，4～20mA隔離標(biāo)準(zhǔn)輸出，可與PLC、調(diào)節(jié)器、記錄儀、DCS系統(tǒng)配套使用，儀表設(shè)定采用專用磁筆，從儀表透明窗外操作五個(gè)磁性鍵，輸入各種參數(shù)。
四、外測(cè)液位儀性能特點(diǎn)
ELL (ELL-FI-SE型和ELL-FI-AE型)系列外測(cè)液位儀從罐外連續(xù)、精確地測(cè)量罐內(nèi)的液位，不接觸罐內(nèi)的液體和氣體， 實(shí)現(xiàn)了真正的隔離測(cè)量。
1、測(cè)量范圍寬，可達(dá)30米，測(cè)量精度高，可達(dá)設(shè)定滿量程的±0.2％
2、可用于苛刻的環(huán)境：可測(cè)量任何壓力的液體。可測(cè)量毒性最劇烈的液體。可測(cè)量腐蝕性的液體。可測(cè)量要求無(wú)菌的或高純度的液體。可測(cè)量易燃、易爆、易泄漏、易污染液體。
3、安全：在測(cè)量有毒害、有腐蝕、有壓力、易燃易爆、易揮發(fā)、易泄漏的液體時(shí)， 由于測(cè)量頭和儀表都在容器外，所以安裝、維修、維護(hù)操作時(shí)不接觸罐內(nèi)的液體和氣體，非常安全。即使在儀表?yè)p壞或維修狀態(tài)下，也無(wú)引起泄漏的可能。
4、環(huán)保：既不泄漏液體，也不泄漏氣體，決不污染環(huán)境， 是綠色環(huán)保儀表。
5、方便經(jīng)濟(jì)：安裝時(shí)不必在容器上開(kāi)孔，不用法蘭盤，不用連通管，可以不必動(dòng)火，隨時(shí)安裝調(diào)校，不必停產(chǎn)，只需將測(cè)量頭從容器外用測(cè)量頭專用的磁性固定器或粘合劑固定在容器外壁， 經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的接線，即可測(cè)量，安裝、維修方便、經(jīng)濟(jì)。同時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)， 自動(dòng)運(yùn)算溫度補(bǔ)償系數(shù)，無(wú)論環(huán)境溫度、液體溫度或者被測(cè)液體成分如何變化，儀表始終保證具有較高的測(cè)量精度。
6、耐用可靠：測(cè)量頭和儀表中無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，并嚴(yán)格密封，與外界隔離。不會(huì)磨損或腐蝕，十分耐用可靠。維護(hù)工作量很小。
7、精確：ELL外測(cè)液位儀不斷地自動(dòng)校準(zhǔn)，永遠(yuǎn)保證最高的測(cè)量精度。
五、使用實(shí)例
2005年7月，為確保使用效果，經(jīng)慎重考慮，我們決定先在其中一臺(tái)液氯儲(chǔ)罐試用西安定華電子的外測(cè)液位儀，在實(shí)際操作中體驗(yàn)該儀表的性能，如能滿足安全、環(huán)保、精確、穩(wěn)定的技術(shù)要求，我們將在液氯儲(chǔ)罐區(qū)中全面應(yīng)用。
2005年8月，現(xiàn)場(chǎng)提供了24vDC電源后廠方實(shí)行了在線安裝，在不影響設(shè)備正常運(yùn)行的情況下只用了半天時(shí)間，儀表就安裝完畢并投入正常使用。經(jīng)過(guò)六個(gè)月的數(shù)據(jù)檢測(cè)，該儀表性能穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確，滿足液位測(cè)量及控制的需要。
經(jīng)過(guò)實(shí)踐的考核，根據(jù)液氯儲(chǔ)罐液位測(cè)量的工藝條件， 我們最終選擇了四臺(tái)ELL-FI-TE03M0.5溫度補(bǔ)償型現(xiàn)場(chǎng)隔爆外測(cè)液位儀作為液氯儲(chǔ)罐區(qū)的液位測(cè)量?jī)x表。該型儀表的技術(shù)參數(shù)為一一量程：0.2～3米；精度等級(jí)：0.5％F.S.；防爆等級(jí)：Exd IIBT6；防護(hù)等級(jí)：WF1，IP65 ；外部引線：四線制；供電電源：24vDC／10W ；模擬輸出：隔離4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；儀表工作溫度：一30℃ ～55℃ ，符合液氯儲(chǔ)罐液位測(cè)量的工藝條件。該儀表安裝時(shí)只需將液位測(cè)量頭安裝在容器底部，不用在容器上開(kāi)孔，就可以精確測(cè)量出容器中介質(zhì)的液位，從而防止了其他液位計(jì)因在罐體上開(kāi)孔而造成液氯泄漏的可能，消除了在對(duì)儀表進(jìn)行檢修時(shí)可能對(duì)人體造成危害的事故隱患，對(duì)公司的安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)提供了有力保證。
結(jié)束語(yǔ)
ELL外測(cè)液位儀在液氯儲(chǔ)罐上使用近三年來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確，為崗位的工藝操作提供了可靠的依據(jù)，最大限度地隔離有害介質(zhì)同儀表和維修人員的接觸，對(duì)公司的安全環(huán)保，職業(yè)衛(wèi)生與健康提供了有力的保障。
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