合成高压液位合理性分析

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摘要:本文主要针对老合成高压（氨分离器液位、冷凝塔液位）由以前高静压差压变送器液位计改造成均电容式变送器结构的合理性进行分析，从合成现场的情况出发，再通过比对两种结构的优缺点来分析改造的可行性与优越性，以及与现场的匹配性。

关键词：压力，差压式, 精度，电容式。

中图分类号:TQ011 文献标识码：A

合成氨生产中氨分离器和冷凝塔的液位检测和自动控制，关系到生产的安全和稳定。液位过高，容易带液到合成塔，轻者引起合成塔触媒中毒，使触媒失去活性，严重地将损坏触媒。而液位过低，高压气体容易窜入低压系统，引起设备超压，造成恶性事故。可见，对氨分离器与冷凝塔的液位检测就显得尤为重要。以下就以我们厂的老合成塔的的氨分离器液位和冷凝塔液位测量设备来说，2013年以前采用高静压差压变送器液位计，以及改造后采用均电容式变送器液位计为案例分析。

高静压差压变送器液位计介绍

高静压差压变送器液位计属于成熟的通用性很好的仪表，利用容器内的液位改变时，由液柱体产生的静压也相应的变化的原理。由于氨分、冷凝塔并不是简单的容器，工作压力高达32Mpa，都装有不同结构的内件，气相、液相取样口如何处理才能真实反映气液分离两侧压力，同时液相引出口也容易堵塞的问题。为了改变这种现象，除使用高静压差EJA变送器外，我们还在变送器与气液相根部之间安装了高压均衡筒。均衡筒的高度等同于气、 液相之间的距离。实际上浮筒内的液位就是我们要测液位的高度，即我们需要测量液位的量程，为什么要安装此均衡筒？因为我们所测的设备内液体的压力很高，大约在30Mpa左右，如果没有均衡器，设备内的脏东西，如油水、触媒粉等就会直接进入变送器，造成堵塞和破坏。因为变送器膜盒小有死角，堵塞物不容易排净，从而使仪表指示不准和膜盒易烂。再有在开停表的时候容易造成变送器单边受压，长此下去，膜盒也会容易坏，同时因导压管直接与高压设备相接对仪表的日常维护和安全有很多不便和不安全。均压筒装上后，油水、触媒粉沉积在均压筒内，出现问题时，可直接排均压筒，装均压筒压力平衡后，对变送器没有损坏也不会造成变送器单边受压。有效保证了变送器的使用周期和仪表工的安全带来很大保障。加上匹配的变送器，而智能式变送器具有自动补偿能力，可通过软件对传感器的非线性、温漂、时漂等进行自动补偿，可自诊断，通电后可对传感器进行自检，以检查传感器各部分是否正常，并作出判断。

2电容式变送器液位计介绍

氨分离器液位和冷凝塔液位测量计虽然采用了高压均衡器，减少导压管堵塞次数，但是由于高压，油水，触媒粉等因素，还是会有堵塞，而且均衡器的使用有时也不能准确的测量出液位，会出现假的液位，对工业操作影响较大。随着科技的发展，工业上的设备也在做着日新月异的更替，各种更加优秀，更加精密的仪表设备也层出不穷，所以我们有了更好的一种选择，电容式液位计。根据电容感应原理，当被测介质浸汲测量电极的高度变化时，引起其电容变化。它可将各种物位、液位介质高度的变化转换成标准电流信号，远传至操作控制室供二次仪表或计算机装置进行集中显示、报警或自动控制。测量原理如图所示：

其中:1是导电圆柱体

2是绝缘材料

3是测量筒或容器壁

内电极1和测量筒壁3形成一个同轴电容C

C = k1*h2+ k2*h1

H = h1+ k2

C=k1*（H-h1） + k2*h1 = k1×H +（k2- k1）*h1

其中： h1为液面高度

k1*h2为气体部分形成的圆柱电容

k2*h1为液体形成的圆柱电容

k1、k2是与被测介质性质和电容结构有关的常数

由此可见，1和3之间的电容与液位成线性关系，检测探极电容的变化即可测量液位高度。

电容式变送器由信号处理器、安装法兰、探极构成。探极由不锈钢电极和外套聚四氟乙烯绝缘管组成。可适用于高温、高压、强腐蚀，易结晶，防堵塞，防冷冻及固体粉状、粒状物料。它可测量强腐蚀型介质的液位，测量高温介质的液位，测量密封容器的液位，与介质的粘度、密度、工作压力无关。尤其适合在强酸强碱和高温（200℃）介质中使用。探头使用温度达到-200～250℃。具有更大的温度跨度，更能适合不同温度要求的环境。工作压力为0～32MPa，而且精度可达到0.5﹪，绝度满足了现在的合成塔氨冷器和冷凝塔的技术指标。要注意的是，探极具有一定刚性的软电极，具有一定的柔软性，所以对于氨分离器内插时候需要特别注意。首先，确定探极需要弯曲的方向，在这个方向上的探极顶端绑好牵引铁丝（细扎线）。铁线的牵引方向一定在与探极的弯曲方向一致。铁丝的强度要够，不能用铜线，捆绑要牢固，在探极上穿上透镜垫后，牵引铁线随探极一起插入塔内，此时变送器表头、探极保持固定的方向，不能随意旋转，慢慢穿入塔内，据手感探极受阻时，看探极余在塔外的长度与塔内径、壁厚等数据可判断探极是否已插入到塔内对面的塔壁。此时，将探极后退离开塔壁，用力拉牵引铁丝，同时，用力将探极向里穿，手可以感觉探极弯曲向上，穿行一段后，剪断牵引铁丝，探极上铁丝随探极全部进入塔内。装好法兰等，安装即可。

电容式变送器输出为二线制4～20mA，4～20mA模拟电流信号输出可轻易搭配各种控制仪表。相比较而言，电容式液位计有着更明显的优势，对环境有更好的适应性。再对照合成氨冷器和冷凝塔现在的状况，电容式液位计无疑是更好的选择。

总结

综上所述，经过我的对比与分析，电容式液位计有着更明显的优势，在安全，仪表搭配，维护等方面有着更加适合我厂现在冷凝塔的需求。我人认为如果采用电容式液位计将会更加有利于现场的生产控制与我们的仪表维护。随着科技技术发展日新月异，作为一名优秀的仪表工人，需要孜孜不倦学习，了解新技术的动态，才能为化工安全稳定生产保驾护航。

参考文献

[1] 历玉鸣.化工仪表及自动化[M]，北京，化学工业出版社，2005.6.3

[2]赵刚、唐得刚.几种常用的液位在线检测方法的比较[J]，中国仪器仪表，2005