氨罐液位測(cè)量的改進(jìn)

王 偉

(江蘇淮河化工有限公司江蘇盱眙211700)

氨罐液位測(cè)量的改進(jìn)

王 偉

(江蘇淮河化工有限公司江蘇盱眙211700)

江蘇淮河化工有限公司2#～6#氨罐(臥式儲(chǔ)罐)液位顯示不準(zhǔn)，受環(huán)境溫度影響大，不利于生產(chǎn)成本的有效控制及績(jī)效考核。氨罐液位測(cè)量配置了現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)以及遠(yuǎn)傳差壓液位計(jì)，目前生產(chǎn)中主要靠現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)得出讀數(shù)后，查液位噸位對(duì)照表得庫(kù)存量，極為不便。

1 2種液位計(jì)誤差來源分析

1.1 磁翻板液位計(jì)原理及誤差來源

磁翻板液位計(jì)與氨罐旁通管相連接，罐與旁通管之間組成了1個(gè)U形管，其關(guān)系式為：

h1×d1=h2×d2

(1)

式中：h1——氨罐內(nèi)液氨的液位；

d1——氨罐內(nèi)液氨的密度；

h2——磁翻板內(nèi)的液位；

d2——磁翻板內(nèi)液氨的密度。

通常情況下，氨罐內(nèi)液氨溫度t1等于旁通管內(nèi)液氨溫度t2，即d1=d2，則h1=h2，則通過磁翻板液位h2便可知h1；但是，磁翻板液位計(jì)受環(huán)境溫度影響大，因t1≠t2，則d1≠d2，于是h1≠h2，使磁翻板液位計(jì)誤差產(chǎn)生，受環(huán)境溫度影響大。

1.2 差壓液位計(jì)及誤差來源

圖1 差壓液位計(jì)測(cè)量系統(tǒng)示意

差壓液位計(jì)是基于液體連通器原理和液體靜壓力原理來測(cè)量液體的液位，其測(cè)量系統(tǒng)示意如圖1所示。其關(guān)系式為：

H=ΔP/(Q液氨-Q硅油)+H0

(2)

式中：ΔP——差壓計(jì)測(cè)量的差壓；

Q液氨——液氨密度；

Q硅油——硅油密度，隨環(huán)境溫度變化小，取0.93；

H0——差壓液位計(jì)的安裝高度。

由式(2)可看出，差壓液位計(jì)主要誤差來源于ΔP，Q液氨和H0。

2 改進(jìn)方案

通過以上誤差的來源分析，分別對(duì)目前使用的2種液位計(jì)進(jìn)行如下調(diào)整。

2.1 磁翻板液位計(jì)

由于磁翻板液位計(jì)受溫度影響較大，尤其是磁翻板保溫不好，誤差極大，不能準(zhǔn)確計(jì)量每班產(chǎn)量，白班(8 h)最大誤差達(dá)8～9 t；但磁翻板液位計(jì)容易安裝和維修，易于對(duì)磁翻板標(biāo)尺的零點(diǎn)進(jìn)行校正，便于觀察液面變化，故保留原來磁翻板液位計(jì)，并進(jìn)行重新保溫，僅作參考。

2.2 差壓液位計(jì)

差壓液位計(jì)主要誤差來源于ΔP，Q液氨和H0，因ΔP誤差主要來源于差壓計(jì)本身的誤差，如產(chǎn)品合格，誤差在可接受范圍之內(nèi)，故需要修正的是差壓液位計(jì)的安裝高度H0以及液氨密度Q液氨。

2.2.1 安裝高度H0

通過實(shí)際測(cè)量，2#～6#氨罐差壓液位計(jì)安裝在磁翻板液位計(jì)雙法蘭下法蘭位置，低于氨罐位置，即H0為負(fù)數(shù)。2#～6#氨罐差壓液位計(jì)的安裝高度分別為-17，-15，-15，-15和-15 cm。

2.2.2 液氨密度Q液氨

因液氨密度受溫度影響大，且每個(gè)氨罐的保溫效果也有差異，故如需準(zhǔn)確測(cè)量氨罐液位，必須引入溫度測(cè)量。對(duì)2#～6#氨罐分別進(jìn)行卸壓，并引入熱電偶遠(yuǎn)傳至DCS系統(tǒng)，對(duì)密度進(jìn)行修正，修正公式為Q液=0.639-0.001 45t。

經(jīng)過以上修正，2#～6#氨罐液位修正計(jì)算公式如表1所示。

表1 2#～6#氨罐液位修正計(jì)算公式

2.3 用差壓測(cè)量的液位來計(jì)量氨罐噸位

通過對(duì)差壓液位計(jì)的液氨密度和安裝高度進(jìn)行修正后，差壓液位計(jì)的液位值可信，但是每班產(chǎn)量仍然按照氨罐液位對(duì)照表來計(jì)量產(chǎn)量。氨罐液位對(duì)照表中的噸位是基于某一固定溫度下(原計(jì)算按20 ℃下)的密度計(jì)算所得，故仍然不能準(zhǔn)確計(jì)量氨罐中的液氨質(zhì)量。

根據(jù)質(zhì)量計(jì)算公式m=QV可知，需能找到不同液位H下對(duì)應(yīng)的體積V，然后乘以溫度修正過的液氨密度Q液氨，即得出準(zhǔn)確的氨罐噸位。

通過查閱相關(guān)資料，臥式氨罐體積V與高度H可用下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：V——液氨儲(chǔ)罐總體積；

h——液位計(jì)高度；

hi——橢圓墻頭內(nèi)高度(不包括直邊高度)；

r——貯槽內(nèi)半徑；

l——貯槽圓柱體部分長(zhǎng)度；

Vh——對(duì)應(yīng)h高度貯槽體積。

將2#～6#氨罐尺寸代入上式后，體積就與氨罐的液位一一對(duì)應(yīng)了，液位由差壓液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量，最終求得體積。

2#氨罐體積公式：

V=50+3.534291675*(1-(H-1.5)^2/6.75)*(H-1.5)+13.2*((H-1.5)*(2*H*1.5-H^2)^0.5+2.25*(ASIN((H-1.5)/1.5)))

3#～6#氨罐體積公式均為：

V=50+4.021238592*(1-(H-1.6)^2/7.68)*(H-1.6)+11.38*((H-1.6)*(2*H*1.6-H^2)^0.5+2.56*(ASIN((H-1.6)/1.6)))

將上式在寫入DCS組態(tài)中，至此所有工作完成。

3 效果驗(yàn)證

2015年12月2日白班，2#～6#氨罐測(cè)溫點(diǎn)全部安裝完成，白班即投入使用。當(dāng)班售氨過磅計(jì)量為46.2 t，DCS上顯示氨罐液氨噸位下降了47.2 t左右，誤差≤2.16%，屬于可接受范圍。由此可見，修正后的DCS顯示液氨噸位較磁翻板液位計(jì)更精確，同時(shí)可在DCS系統(tǒng)直接讀出液位，無需再對(duì)表，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2016- 04- 13)