Enraf伺服液位計(jì)在化劑罐區(qū)的使用

【摘 要】本文介紹了Enraf（恩拉福）伺服液位計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和液位測(cè)量過(guò)程，通過(guò)對(duì)洛陽(yáng)石化化學(xué)藥劑罐區(qū)儲(chǔ)罐上液位計(jì)的使用和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，提出了在設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)等方面的注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】Enraf；測(cè)量原理；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；安裝；維護(hù)

0 前言

化學(xué)藥劑罐區(qū)共有儲(chǔ)罐8個(gè)，分別儲(chǔ)存有醋酸、堿液、乙二醇，其進(jìn)料、出料的計(jì)量主要通過(guò)罐內(nèi)液位的變化值來(lái)計(jì)算，因此儲(chǔ)罐液位的準(zhǔn)確測(cè)量十分重要；其次，通過(guò)對(duì)各儲(chǔ)罐液位的測(cè)量和監(jiān)控，不僅能掌握物料的進(jìn)出情況，科學(xué)、合理的進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度和管理，還能有效避免儲(chǔ)罐抽空或冒罐等事故的發(fā)生，保證安全生產(chǎn)。

Enraf（恩拉福）是世界上最早生產(chǎn)伺服液位計(jì)的廠(chǎng)家，其生產(chǎn)的854系列伺服液位計(jì)的精度最高能達(dá)到±0.4mm。化學(xué)藥劑8臺(tái)儲(chǔ)罐選用的854ATG型伺服液位計(jì)是其成熟產(chǎn)品，本文主要介紹其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用總結(jié)使用和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，提出設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)等方面的注意事項(xiàng)，以便充分發(fā)揮Enraf伺服液位計(jì)安全可靠、測(cè)量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，確保安全生產(chǎn)。

1 Enraf伺服液位計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和測(cè)量原理

1.1 伺服液位計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

Enraf伺服液位計(jì)是一種高精度、高可靠性、移動(dòng)部件較少，集多種測(cè)量功能為一體的計(jì)量交接級(jí)自動(dòng)儲(chǔ)罐液位計(jì)。它是由微處理器控制的智能化儀表，屬于接觸式浮子液位計(jì)。結(jié)構(gòu)上由線(xiàn)鼓室、電路板安裝室、接線(xiàn)端子室三個(gè)相互隔離的腔體組成。Enraf的線(xiàn)鼓室主要由浮子、測(cè)量鋼絲、測(cè)量磁鼓組成，浮子由纏繞在帶有槽的測(cè)量磁鼓上的結(jié)實(shí)柔軟的測(cè)量鋼絲吊著。電路板安裝室有一塊4插槽底板，各插槽對(duì)應(yīng)安裝不同的電路板，第一個(gè)插槽安裝GPS液位計(jì)電源板，第三個(gè)插槽安裝SPU伺服驅(qū)動(dòng)電路板，第四個(gè)插槽安裝XPU通訊處理板，上述3個(gè)功能板為必選，第二個(gè)插槽可以安裝可選功能板，如TPU、HPU、MPU板等。Enraf的接線(xiàn)端子室可分為藍(lán)色本安和非本安兩部分，本安側(cè)主要外接罐體溫度、壓力等信號(hào)，非本安側(cè)接通訊TT和220VAC供電。Enraf的電氣部分和機(jī)械部分完全隔離，采用磁耦合原理實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換，這種結(jié)構(gòu)不僅保證了儀表測(cè)量精度，還保證了儀表的防爆等級(jí)。

1.2 工作原理

伺服式液位計(jì)基于阿基米德浮力原理、力平衡原理和力矩平衡原理，由微伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)體積較小的浮子自動(dòng)跟蹤液面變化，能精確地測(cè)出液位等參數(shù)。浮子用測(cè)量鋼絲懸掛在儀表外殼內(nèi)，而測(cè)量鋼絲纏繞在精密加工過(guò)的外輪鼓上；外磁鐵被固定在外輪鼓內(nèi)，并與固定在內(nèi)輪鼓的內(nèi)磁鐵耦合在一起。當(dāng)液位計(jì)工作時(shí)，測(cè)量浮子處于被測(cè)液體的表面，測(cè)量浮子的底部經(jīng)常沉入液面1～2mm，此時(shí)測(cè)量浮子受到其本身的重力和液體的浮力，在測(cè)量鋼絲上則表現(xiàn)為測(cè)量浮子所受重力和浮力的合力，即測(cè)量鋼絲上的張力，張力在外輪鼓的磁鐵上產(chǎn)生力矩，從而引起磁通量的變化。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)液位變化時(shí)，使得浮子浮力發(fā)生改變，其結(jié)果是磁耦力矩被改變，使得帶有溫度補(bǔ)償?shù)幕魻栐妮敵鲭妷喊l(fā)生變化，該電壓的差值驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)測(cè)量鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)以0.05mm的步幅收起或放下鋼絲，調(diào)整浮子上下移動(dòng)重新達(dá)到平衡點(diǎn)。在伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)器記錄了伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，并自動(dòng)地計(jì)算出測(cè)量浮子的位移量，即液位的變化量，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)反饋回路，其精確度可達(dá)±0.4mm，而且，其自身帶有的掛料補(bǔ)償功能，能夠補(bǔ)償由鋼絲或浮子上附著被測(cè)介質(zhì)導(dǎo)致的鋼絲張力的改變。

2 Enraf伺服液位計(jì)常見(jiàn)故障分析及處理

Enraf伺服液位計(jì)在化學(xué)藥劑罐區(qū)使用數(shù)十年來(lái)總體運(yùn)行可靠、測(cè)量準(zhǔn)確，但長(zhǎng)期使用過(guò)程中也出現(xiàn)了多次故障，總結(jié)如下幾種。

2.1 液位變化時(shí)經(jīng)常在同一個(gè)高度卡住

分析主要原因?yàn)榉€(wěn)液管不是液位計(jì)廠(chǎng)家配套供貨，多由用戶(hù)根據(jù)廠(chǎng)家建議設(shè)計(jì)、預(yù)制和安裝，導(dǎo)致部分穩(wěn)液管在安裝時(shí)垂直度不夠，穩(wěn)液管開(kāi)孔時(shí)打磨不光滑，有毛刺，物料在毛刺處積掛，且穩(wěn)液管內(nèi)壁長(zhǎng)時(shí)間腐蝕造成鐵銹較多，影響浮子的升降。處理方法為：①把表頭換一個(gè)方向安裝。化劑罐區(qū)的穩(wěn)液管只有一側(cè)開(kāi)孔，把表頭換一個(gè)方向，那么上下運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的水平位移就不會(huì)再毛刺的方位上。②更換浮子。一般的伺服液位計(jì)浮子直徑有不同規(guī)格，選用符合要求的小直徑浮子，減少浮子與管壁的接觸。③選一塊直徑合適的法蘭，用細(xì)繩吊住法蘭，將法蘭在穩(wěn)液管內(nèi)壁上來(lái)回剮蹭，將穩(wěn)液管內(nèi)壁的鐵銹刮除干凈。

2.2 冬季測(cè)量值不隨液位變化而變化

冬季氣溫較低，各儲(chǔ)罐內(nèi)的介質(zhì)揮發(fā)后氣體上升附著在磁鼓室內(nèi)，因磁鼓室溫度較低，揮發(fā)氣體在磁鼓室凝結(jié)并進(jìn)一步凍結(jié)，造成磁鼓室不能動(dòng)作。處理方法為：加強(qiáng)冬季伺服液位計(jì)表頭處的伴熱。

2.3 浮子丟失故障

在一個(gè)醋酸罐的伺服液位計(jì)曾發(fā)生測(cè)量失靈故障，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)為浮子丟失。分析原因?yàn)闇y(cè)量鋼絲長(zhǎng)時(shí)間被醋酸腐蝕，失去了剛性而被浮子拉斷。解決辦法為重新選型，更換為抗腐蝕的浮子和測(cè)量鋼絲。

3 液位計(jì)設(shè)計(jì)選型和安裝時(shí)的注意事項(xiàng)

通過(guò)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的各種故障分析，可以得出結(jié)論：雖然Enraf伺服液位計(jì)屬于機(jī)械式儀表，但測(cè)量精度很高，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，在使用過(guò)程中發(fā)生的故障多為選型和安裝等方面原因，因此液位計(jì)的選型和安裝十分重要。

3.1 材質(zhì)選用

Enraf伺服液位計(jì)為接觸式測(cè)量?jī)x表，不能測(cè)量粘稠介質(zhì)。當(dāng)測(cè)量腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)時(shí)，與介質(zhì)有直接接觸的浮子和鋼絲要選用抗腐蝕性強(qiáng)的材質(zhì)

3.2 穩(wěn)液管的設(shè)計(jì)制造和安裝

儲(chǔ)罐進(jìn)料時(shí)會(huì)積聚在罐體里產(chǎn)生膨脹，嚴(yán)重沖擊浮子，造成測(cè)量值大范圍波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使浮子鋼絲斷裂，為了克服這個(gè)問(wèn)題，一般都設(shè)計(jì)安裝有穩(wěn)液管。穩(wěn)液管的正確設(shè)計(jì)制造和安裝直接決定伺服液位計(jì)的測(cè)量使用。

3.2.1 穩(wěn)液管材質(zhì)要選用抗腐蝕性強(qiáng)的材質(zhì)。

3.2.2 穩(wěn)液管一般都是由多節(jié)無(wú)縫鋼管焊接構(gòu)成，不能有變徑和彎曲，為了保證整體垂直度，焊接時(shí)必須使用套焊。焊接完畢后，需將焊縫處打磨平整。

3.2.3 在穩(wěn)液管開(kāi)孔時(shí)應(yīng)兩面對(duì)稱(chēng)開(kāi)孔，孔距300mm，孔徑25mm。開(kāi)孔后必須將毛刺清除干凈。

3.2.4 伺服液位計(jì)選型完畢后，需要根據(jù)浮子的直徑設(shè)計(jì)穩(wěn)液管的直徑。一般直徑45mm的浮子選用DN150的穩(wěn)液管，90mm或110mm的浮子選用DN200的穩(wěn)液管。

3.3 伺服液位計(jì)的安裝

儀表測(cè)量準(zhǔn)確、可靠，運(yùn)行穩(wěn)定良好、故障率很低，基于正確的機(jī)械安裝。Enraf伺服液位計(jì)安裝時(shí)必須做到以下兩點(diǎn)：

3.3.1 安裝液位計(jì)的法蘭必須盡可能水平，水平度不大于2度。

3.3.2 穩(wěn)液管必須垂直，穩(wěn)液管從上到下的垂直誤差一般小于口徑的1/10。

4 總結(jié)

Enraf是一種精度高、穩(wěn)定可靠的液位計(jì)，只要選型及安裝符合要求，維護(hù)量很低，但仍需要定期進(jìn)行檢查保養(yǎng)。每年檢查一下磁鼓、測(cè)量鋼絲和浮子，清除雜質(zhì)，冬季注意伴熱和保溫。在故障處理過(guò)程中，嚴(yán)禁敲擊及劇烈震動(dòng)液位計(jì)表頭，嚴(yán)禁強(qiáng)拉測(cè)量鋼絲，保證儀表的安全運(yùn)行。

[責(zé)任編輯：曹明明]