干銨工序凝水罐液位計換型改進與應用

姜 彬，王華岳

（1.大化集團大連化工股份有限公司，遼寧 大連 116308；2.大連市第三人民醫院，遼寧 大連 116023）

我公司新建聯堿600kt／a裝置的干銨工序凝水罐液位計，原設計采用和安裝6臺凱泰克AT100磁致伸縮液面計，自2009年底投入使用以來，暴露出測量不準確、死區范圍過小、穩定性差、抗干擾差、易損壞、維護成本高、日常檢修和安裝不便利等問題，影響干銨工藝操作的正常運行。因此我們根據生產規模與運行特點，改用智能型浮筒式液面計，取得很好的效果。

1 凝水罐的液位調節作用

由圖1可知，干銨整個工藝系統由加熱器、凝水罐、遠傳液面計、液面調節閥、閃發器、干銨爐、凝水回收裝置及管路組成的。

凝水罐是密閉壓力容器，專門回收干銨工序加熱器加熱后的蒸汽冷凝液。凝水罐中形成的冷凝液流到閃發器，再由凝水泵把凝水打到其它工序或者送回電廠二次加熱。利用凝水換熱或者進行降溫送給煅燒重灰水合器、精銨分離機充當洗水用。凝水罐的液位是由儀表自動調節閥控制，通過操作者設定液面的高低，來控制下一級閃發器的出氣管網壓力和凝水出水量，把凝水罐的液面控制好了，系統的管網壓力就能保證平衡，凝水泵的出水量就能穩定的輸送，保證凝水泵入口壓力，使其不產生空化和氣蝕現象，減輕泵葉輪的磨損，同時也能很好控制加熱器的加熱溫度和進蒸汽流量。在實際生產中，進加熱器1.4MPa蒸汽控制閥完全打開后，全是通過調節凝水罐液位來控制進干銨爐的熱風溫度，所以液面控制的好壞直接影響工藝指標、產品質量、安全運行、能源節約和聯堿生產平衡。

蒸汽冷凝液是氣液混合物，具有閃發性強、溫度高、壓力大、液面波動大、各種干擾多、氣液傳動大的特點。

2 AT100磁致伸縮液面計應用情況

2.1 工作原理

AT100磁致伸縮液位計是采用磁致伸縮原理設計而成的。其工作原理是：在一非磁性傳感管內裝有一根磁致伸縮線，在磁致伸縮線一端裝有一個具有專利的壓磁傳感器，該壓磁傳感器每秒發出10個電流脈沖信號給磁致伸縮線，并開始計時，該電流脈沖同磁性浮子的磁場產生相互作用，在磁致伸縮線上產生一個扭應力波，這個扭應力波以已知的速度從浮子的位置沿磁致伸縮線向兩端傳送。直到壓磁傳感器收到這個扭應力信號為止，具有專利的壓磁傳感器可測量出起始脈沖和返回扭應力波間的時間間隔，根據時間間隔大小來判斷浮子的位置，由于浮子總是懸浮在液面上，且磁浮子位置隨液面的變化而變化，即時間間隔大小也就是液面的高低，然后通過全智能化電子裝置將時間間隔大小信號轉換與被測液位成比例的4～20mA信號進行輸出。

2.2 存在的問題

通過一年多的實際使用發現，AT100磁致伸縮液面計零點死區范圍過窄、過于靈敏、對測量環境要求太高、實用性差；由于冷凝液溫度高，液面計里的浮子常常熱脹冷縮，浮子一進入零點死區就顯示最大液面值或者最小值，常常誤導工藝操作；日常測量過程也不穩定，由于廠區存在各種不明的電磁信號，這些電磁信號干擾了壓磁傳感器發出的電脈沖信號和返回的扭應力波信號，所以導致時時出現測量液面最大或者最??；磁致伸縮線易斷裂，傳感管外皮較薄也極易折斷和變形；而傳感管與外浮筒的固定是采用卡套螺紋式，所以經常泄露蒸汽，日常更換和檢修很費勁，故障范圍大，難判斷，備品配件價格較高，使用壽命很短。液位故障導致使用過程中自動調節閥開關波動大，加熱溫度忽高忽低，使濕氯化銨的受熱不均勻，導致干銨爐結疤嚴重或者坐死爐膛，損壞攪拌和爐體設備，浪費蒸汽能源，引起凝水閃發系統壓力超壓等工藝事故。

3 智能型浮筒式液面計

3.1 工作原理

智能型浮筒式液位計由浮筒室、浮筒、杠桿、扭管組件、支承室組件、進口變送器等組成?；驹硎钱敱粶y液體的液位、密度或界面高低有所變化時，浮筒浮力相應改變，同時杠桿繞支撐點上下做圓周運動，使扭力管也隨著旋轉，芯軸也作相應的角度變化，旋轉角度大約在4°，再通過變送器將角度信號轉換為4～20mA信號遠距離送到DCS控制室，實現工藝流程的自動檢測與自動控制。

3.2 特點

智能型浮筒式液位計是廣泛應用于煉油、化工、冶金、發電、制藥等行業的各種液體貯罐、分離罐、加熱器、水箱等容器監測液位的儀表。液位計筒體、浮筒等材料均選用1Cr18Ni9Ti以上不銹鋼，具有較高的防腐性能，應用廣泛。是監測高溫高壓、易燃、易爆、劇毒等不準泄漏流體比較先進的液位儀表。是適合容器內液體介質的液位、界面的測量。

遠傳變送器里使用靈敏的霍爾元件，能檢測很小的轉角信號，平均無故障時間長達8萬小時以上，內設電磁干擾濾除器，顯示過程變量、過程溫度、百分數范圍及扭力管旋轉角度。

我們選用EL3010系列外浮筒側側安裝，且是耐高溫型，用在蒸汽冷凝液液面測量范圍大，結構簡單、安裝和維護方便、防爆、價格低廉。在使用上無需擔心像使用遠傳磁浮子液面計中經常發生的密封面泄漏、干簧管損壞和掛垢問題，也不像磁致伸縮液面計經常受電磁干擾和易損壞。浮筒液室里面的部件都是由不銹鋼制成，純機械連接結構，無需擔心生銹和腐蝕問題。而且結構簡單，檢測電子部件遠離測量介質，不易受高溫影響和損壞，所以在維修和保養方面無需太多時間和費用。

3.3 缺點

液體比重變化引起嚴重輸出誤差，液體在扭矩管焊接處容易滲透泄露，物料聚焦在扭矩管或浮子上導致讀數偏低或滯后。我們測量的是蒸汽冷凝液，正常工作時密度變化不大，介質比較干凈，扭矩管均為好的不銹鋼，機械構造和焊接質量好，所以在使用上可以避開智能型浮筒式液位計的缺點，保證測量精度。

3.4 工藝技術條件要求

測量范圍：300～3 000mm（特殊可定做）

精確度：±0.5%FS

壓力等級：4.0MPa、6.3MPa、16.0MPa、32.0 MPa或其它壓力等級

介質密度：進口表頭0.1～1.5g／cm3，必須為密度變化小的測量介質

介質溫度：－196～400℃

安裝形式：側側法蘭式安裝，需要伴熱可以選擇蒸汽夾套

4 換型改進后的使用效果

經過換型改進和現場安裝，智能型浮筒式液位計實際投入使用后發現測量準確，液面計運行穩定，性能優越，安裝簡單，使用壽命長，維護方便，表現出較好的實用性，能真實反應凝水罐的液面，抗各種干擾性能好并且沒有死區，解決了以前液面計使用中存在的很多問題。其環境適應性強，故障率低，并且出現故障容易查定，維修成本極低，原理簡單易懂，儀表維護人員極易理解和掌握，各種配件簡單、易于更換、性價比高，其價格也不算太高。對于高溫、高壓的密閉容器，且介質是蒸汽冷凝液，智能型浮筒式液位計是一種最經濟實惠性液面計。它給化工作業帶來極大方便，有效地指導生產操作，能通過調節閥自動調節凝水罐的液面，監視和控制生產過程，穩定了生產系統，減少能源浪費，有效的控制加熱蒸汽流量和凝水利用，滿足企業的能源控制和管理的需要，提高了企業的經濟效益。

［1］ 王森，朱炳興.儀表工［M］.北京：化學工業出版社，1992

［2］ 上海凡宜科技電子有限公司［R］.智能型浮筒式液位計