Enraf伺服液位計在化劑罐區的使用

【摘 要】本文介紹了Enraf（恩拉福）伺服液位計的結構特點、工作原理和液位測量過程，通過對洛陽石化化學藥劑罐區儲罐上液位計的使用和維護經驗，提出了在設計、安裝和維護等方面的注意事項。

【關鍵詞】Enraf；測量原理；結構特點；安裝；維護

0 前言

化學藥劑罐區共有儲罐8個，分別儲存有醋酸、堿液、乙二醇，其進料、出料的計量主要通過罐內液位的變化值來計算，因此儲罐液位的準確測量十分重要；其次，通過對各儲罐液位的測量和監控，不僅能掌握物料的進出情況，科學、合理的進行生產調度和管理，還能有效避免儲罐抽空或冒罐等事故的發生，保證安全生產。

Enraf（恩拉福）是世界上最早生產伺服液位計的廠家，其生產的854系列伺服液位計的精度最高能達到±0.4mm。化學藥劑8臺儲罐選用的854ATG型伺服液位計是其成熟產品，本文主要介紹其結構特點和工作原理，并結合實際應用總結使用和維護經驗，提出設計、安裝和維護等方面的注意事項，以便充分發揮Enraf伺服液位計安全可靠、測量準確的優點，確保安全生產。

1 Enraf伺服液位計的結構特點和測量原理

1.1 伺服液位計的結構特點

Enraf伺服液位計是一種高精度、高可靠性、移動部件較少，集多種測量功能為一體的計量交接級自動儲罐液位計。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。結構上由線鼓室、電路板安裝室、接線端子室三個相互隔離的腔體組成。Enraf的線鼓室主要由浮子、測量鋼絲、測量磁鼓組成，浮子由纏繞在帶有槽的測量磁鼓上的結實柔軟的測量鋼絲吊著。電路板安裝室有一塊4插槽底板，各插槽對應安裝不同的電路板，第一個插槽安裝GPS液位計電源板，第三個插槽安裝SPU伺服驅動電路板，第四個插槽安裝XPU通訊處理板，上述3個功能板為必選，第二個插槽可以安裝可選功能板，如TPU、HPU、MPU板等。Enraf的接線端子室可分為藍色本安和非本安兩部分，本安側主要外接罐體溫度、壓力等信號，非本安側接通訊TT和220VAC供電。Enraf的電氣部分和機械部分完全隔離，采用磁耦合原理實現信號轉換，這種結構不僅保證了儀表測量精度，還保證了儀表的防爆等級。

1.2 工作原理

伺服式液位計基于阿基米德浮力原理、力平衡原理和力矩平衡原理，由微伺服電動機驅動體積較小的浮子自動跟蹤液面變化，能精確地測出液位等參數。浮子用測量鋼絲懸掛在儀表外殼內，而測量鋼絲纏繞在精密加工過的外輪鼓上；外磁鐵被固定在外輪鼓內，并與固定在內輪鼓的內磁鐵耦合在一起。當液位計工作時，測量浮子處于被測液體的表面，測量浮子的底部經常沉入液面1～2mm，此時測量浮子受到其本身的重力和液體的浮力，在測量鋼絲上則表現為測量浮子所受重力和浮力的合力，即測量鋼絲上的張力，張力在外輪鼓的磁鐵上產生力矩，從而引起磁通量的變化。當被測介質液位變化時，使得浮子浮力發生改變，其結果是磁耦力矩被改變，使得帶有溫度補償的霍爾元件的輸出電壓發生變化，該電壓的差值驅動伺服電動機帶動測量鼓轉動，伺服電機以0.05mm的步幅收起或放下鋼絲，調整浮子上下移動重新達到平衡點。在伺服電機轉動時，計數器記錄了伺服電機的轉動步數，并自動地計算出測量浮子的位移量，即液位的變化量，整個系統構成了一個閉環反饋回路，其精確度可達±0.4mm，而且，其自身帶有的掛料補償功能，能夠補償由鋼絲或浮子上附著被測介質導致的鋼絲張力的改變。

2 Enraf伺服液位計常見故障分析及處理

Enraf伺服液位計在化學藥劑罐區使用數十年來總體運行可靠、測量準確，但長期使用過程中也出現了多次故障，總結如下幾種。

2.1 液位變化時經常在同一個高度卡住

分析主要原因為穩液管不是液位計廠家配套供貨，多由用戶根據廠家建議設計、預制和安裝，導致部分穩液管在安裝時垂直度不夠，穩液管開孔時打磨不光滑，有毛刺，物料在毛刺處積掛，且穩液管內壁長時間腐蝕造成鐵銹較多，影響浮子的升降。處理方法為：①把表頭換一個方向安裝。化劑罐區的穩液管只有一側開孔，把表頭換一個方向，那么上下運動導致的水平位移就不會再毛刺的方位上。②更換浮子。一般的伺服液位計浮子直徑有不同規格，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，用細繩吊住法蘭，將法蘭在穩液管內壁上來回剮蹭，將穩液管內壁的鐵銹刮除干凈。

2.2 冬季測量值不隨液位變化而變化

冬季氣溫較低，各儲罐內的介質揮發后氣體上升附著在磁鼓室內，因磁鼓室溫度較低，揮發氣體在磁鼓室凝結并進一步凍結，造成磁鼓室不能動作。處理方法為：加強冬季伺服液位計表頭處的伴熱。

2.3 浮子丟失故障

在一個醋酸罐的伺服液位計曾發生測量失靈故障，經檢查發現為浮子丟失。分析原因為測量鋼絲長時間被醋酸腐蝕，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量鋼絲。

3 液位計設計選型和安裝時的注意事項

通過在長期使用過程中的各種故障分析，可以得出結論：雖然Enraf伺服液位計屬于機械式儀表，但測量精度很高，運行穩定、可靠，在使用過程中發生的故障多為選型和安裝等方面原因，因此液位計的選型和安裝十分重要。

3.1 材質選用

Enraf伺服液位計為接觸式測量儀表，不能測量粘稠介質。當測量腐蝕性較強的介質時，與介質有直接接觸的浮子和鋼絲要選用抗腐蝕性強的材質

3.2 穩液管的設計制造和安裝

儲罐進料時會積聚在罐體里產生膨脹，嚴重沖擊浮子，造成測量值大范圍波動，嚴重時會使浮子鋼絲斷裂，為了克服這個問題，一般都設計安裝有穩液管。穩液管的正確設計制造和安裝直接決定伺服液位計的測量使用。

3.2.1 穩液管材質要選用抗腐蝕性強的材質。

3.2.2 穩液管一般都是由多節無縫鋼管焊接構成，不能有變徑和彎曲，為了保證整體垂直度，焊接時必須使用套焊。焊接完畢后，需將焊縫處打磨平整。

3.2.3 在穩液管開孔時應兩面對稱開孔，孔距300mm，孔徑25mm。開孔后必須將毛刺清除干凈。

3.2.4 伺服液位計選型完畢后，需要根據浮子的直徑設計穩液管的直徑。一般直徑45mm的浮子選用DN150的穩液管，90mm或110mm的浮子選用DN200的穩液管。

3.3 伺服液位計的安裝

儀表測量準確、可靠，運行穩定良好、故障率很低，基于正確的機械安裝。Enraf伺服液位計安裝時必須做到以下兩點：

3.3.1 安裝液位計的法蘭必須盡可能水平，水平度不大于2度。

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

4 總結

Enraf是一種精度高、穩定可靠的液位計，只要選型及安裝符合要求，維護量很低，但仍需要定期進行檢查保養。每年檢查一下磁鼓、測量鋼絲和浮子，清除雜質，冬季注意伴熱和保溫。在故障處理過程中，嚴禁敲擊及劇烈震動液位計表頭，嚴禁強拉測量鋼絲，保證儀表的安全運行。

[責任編輯：曹明明]