高溫蠟油介質(zhì)液位計的選用及維護

李 軍，李建明，歷 博

（1.國家能源寧夏煤業(yè)集團煤制油分公司 儀表管理中心，寧夏 寧東 750411；2.黑山北方清源水務(wù)有限公司，遼寧 錦州 121406）

液位計測量方式有兩種，連續(xù)測量和定點測量。一般按照其工作原理可分為以下幾種類型[1]：

1）聲學(xué)式。通過液位的變化引起聲阻抗和反射距離變化來進行物位測量，例如喇叭口超聲波液位計、導(dǎo)波雷達液位計、雷達液位計等。

2）直讀式。根據(jù)連通器原理直接進行實時物位的讀取，例如就地磁翻板物位計、U形玻璃管液位計。

3）差壓式（靜壓式）。利用被測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，將液體產(chǎn)生的靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，再由處理模塊經(jīng)過溫度補償和線性修正，將其轉(zhuǎn)化成標準電信號（一般為4mA～20mA/1VDC～5VDC），例如單法蘭液位計（試用敞口容器）、差壓式雙法蘭液位計、插入式雙法蘭差壓液位計等[2]。

圖1 浮筒液位計結(jié)構(gòu)Fig.1 Float level gauge structure

圖2 浮筒液位計測量原理圖Fig.2 Float cylinder level measurement principle diagram

4）電氣式。將物位變化的信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電阻、電壓、電容等物理電信號進行物位測量，例如電接點液位計、電容液位計、伺服液位計等。

5）核輻射式。核輻射物位計構(gòu)成主要由放射源、接收器（探測器）和顯示儀表（轉(zhuǎn)換器）組成，通過被測物料對γ射線的阻擋作用進行物位測量，例如中子料位計、γ射線物位計等。

6）浮力式。浮力式液位計的工作原理是阿基米德浮力原理[3]。按照測量的原理，有恒浮力式液位計和變浮力式液位計兩種，例如浮子式液位計、浮球式液位計就屬于恒浮力液位計，浮筒式液位計屬于變浮力液位計[4]。

每種液位計都有自己的特點和結(jié)構(gòu)形式的唯一性，正確地選用液位計，才能保證低故障率及測量準確度。

1 液位計的結(jié)構(gòu)原理

1.1 浮筒液位計

浮筒液位計是典型的變浮力式的液位計，液面發(fā)生變化時，沉筒浸泡在被測量液體內(nèi)的體積不同，體積的不同所受的浮力也不同進而產(chǎn)生位移，再通過機械傳動部件轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移來測量液位，使傳感器與杠桿機構(gòu)合二為一，可直接測量浮筒在液體中所受的浮力[5]。經(jīng)常被使用在敞口或帶壓容器內(nèi)的液位、界位、密度的連續(xù)測量的工況條件下。智能浮筒液位計由浮筒、扭力管、傳感器、杠桿4部分組成。

1.2 導(dǎo)波雷達液位計

通過時域反射原理（TDR）來進行物位的測量，雷達液位計發(fā)射出的電磁脈沖以光速沿著鋼纜或探棒進行傳播，當發(fā)射出的電磁波遇到被測介質(zhì)表面時，發(fā)射出的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發(fā)射裝置，發(fā)射裝置與被測介質(zhì)表面的距離同脈沖在其間的傳播時間成正比，經(jīng)計算得出液位高度[6]。

優(yōu)勢：導(dǎo)波雷達液位計對液體、顆粒及漿料等可以進行連續(xù)物位測量，在實際測量過程中不受介質(zhì)變化、溫度變化、濕度變化、惰性氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等因素的影響[7]。雷達液位計精度高可達到5mm，量程范圍廣最大為60m，耐高溫250℃以上、耐高壓40kg，并且雷達液位計適用于爆炸危險區(qū)域液位的測量使用。

用途：導(dǎo)波雷達液位計應(yīng)用于水液儲罐、甲醇儲罐、酸堿儲罐、漿料儲罐、固體顆粒、小型儲油罐、蠟油儲罐以及各類導(dǎo)電、非導(dǎo)電介質(zhì)，腐蝕性介質(zhì)。如煤倉、灰倉、油罐、酸罐等[8]。導(dǎo)波雷達液位計使用注意事項：導(dǎo)波雷達液位計對安裝空間有一定的要求，安裝法蘭口直徑不能小于安裝最低要求，直管段不能高于最大尺寸，同時注意介質(zhì)的介電常數(shù)，一定要跟據(jù)介質(zhì)的介電常數(shù)的大小選擇適合的型號：

1）測量介電常數(shù)一定要≥1.4，否則無法正常測量使用；2）容易產(chǎn)生粘附的介質(zhì)不能選用雷達液位計，一般要求測量粘度≤500cst；3）對于桿式雷達液位計，選用的最大量程6m，超過6m應(yīng)選用纜式雷達進行測量；4）對于蒸汽和泡沫介質(zhì)液位的測量本身有很強的抑制能力，能夠保證本身的測量準確度；5）在實際應(yīng)用中對于那些介電常數(shù)比較小的液體物料通?？梢圆捎秒p探桿式測量方式，可以很好地保障測量的準確度。

1.3 壓力差壓液位計

差壓式液位變送器在液體容器的底部和頂部安裝，通過測量容器兩個不同點處表壓信號來反應(yīng)液位的高度。差壓儀表按照其形式分3種：氣動、電動及法蘭式差壓液位變送器。其安裝方便，容易實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和信號遠傳，通常有氣相和液相兩個取壓口，設(shè)備的氣相壓力取壓點為氣相取壓，設(shè)備底部液相處壓力為液相取壓點，而液相取壓點壓力除了受容器本身液體產(chǎn)生的靜壓力，還受氣相壓力的作用，液相和氣相壓力之差就是設(shè)備內(nèi)液柱產(chǎn)生的靜壓力[9]。

2 高溫蠟油介質(zhì)液位計使用及維護

2.1 浮筒式液位計

浮筒液位計耐高溫高壓、抗振性能好、質(zhì)量穩(wěn)定、性能可靠。采用系列化設(shè)計，多種安裝方式，實用面廣，可裝于各種儲灌和過程罐，各種常壓罐和壓力容器[10]。非常適用于高溫蠟油介質(zhì)的液位測量。蠟油介質(zhì)工況下使用浮筒液位計測量值穩(wěn)定，趨勢平緩，不會出現(xiàn)液位大幅度波動，影響工藝觀察調(diào)節(jié)，并且在線狀態(tài)下可以進行量程和零點的調(diào)節(jié)標定。缺點：1）在蠟油工況下，浮筒需要良好的伴熱保溫，對于輕油介質(zhì)不易采用強伴熱，容易引起介質(zhì)揮發(fā)沸騰，導(dǎo)致浮筒液位計誤指示；2）受天氣影響冬季維護量隨之增加，伴熱提供的熱量不夠，容易引起蠟油凝結(jié)造成液位計無法正常使用。

浮筒液位計在高溫蠟油介質(zhì)液位測量的主要故障及處理方法：

1）浮筒液位計連接設(shè)備的根部閥堵塞

因高溫蠟油介質(zhì)本身的理化特性，介質(zhì)粘稠、易凝固等特點，根部閥伴熱溫度低以及液位計長期運行都會引起根部閥處的介質(zhì)凝固，致使根部閥出現(xiàn)堵塞情況，造成液位計無法正常測量指示。

處理：檢查伴熱及保溫完好情況，進行完善；關(guān)死根部截止閥，打開排污閥，通過密排管線對液位計進行排污疏通處理。

2）蠟油沉淀凝固在浮筒里

浮筒內(nèi)蠟油介質(zhì)處于一個相對靜止的狀態(tài)，蠟油沉淀凝固在浮筒里，浮子在浮筒內(nèi)直接被卡住，由于浮子已經(jīng)被蠟油包裹卡死，即使液位變化，浮子也無法移動，不能產(chǎn)生對應(yīng)的位移信號，造成指示死值影響工藝判斷操作。

處理：將浮筒液位計與設(shè)備連接的根部閥切死，同時用高溫蒸汽加熱浮筒外壁，熔化內(nèi)部沉淀凝固蠟油，加熱一定時間后，慢慢打開排污閥通過密閉排放進行排污，排污完成后關(guān)閉排污閥，投用根部截止閥觀察液位指示是否正常；投用后仍指示不準，將浮筒切除通過排污閥泄壓交出后，對浮筒進行拆檢，用高溫蒸汽把浮筒和浮子上凝固的蠟油全部清理干凈后投用。

3）浮子的掛扣脫落

浮子掛扣連接脫落，扭力管所受到的力直接為零，相當于浮子完全浮起液位滿量程時的情況，表頭輸出指示最大（顯示110%）。

處理：將浮筒液位計與設(shè)備連接的根部閥切死，打開排污閥，通過蠟油密排管線進行排放泄壓，拆解浮筒液位計，把浮子掛扣掛好后投用。

2.2 導(dǎo)波雷達液位計

導(dǎo)波雷達液位計在高溫、高壓、易揮發(fā)、腐蝕性強的介質(zhì)工況非常適用，測量范圍大、本身壽命長，一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，沒有可動部件，本身不存在機械磨損，大大延長了自身的使用壽命。根據(jù)本身的這些特性，使用在高溫蠟油介質(zhì)的工況非常合適，不會因為介質(zhì)中有揮發(fā)的油氣而影響液位的真實指示，同時本身可以在線進行空標查看液位的真實回波來判斷液位測量的準確性。缺點：1）導(dǎo)波雷達液位計在實際測量中是依靠介質(zhì)的介電常數(shù)不同的特性進行測量反饋回波，而在實際應(yīng)用過程中會出現(xiàn)介質(zhì)分層，內(nèi)部存在兩種不同的介質(zhì)，造成液位計不能正確指示；2）蠟油介質(zhì)本身熔點高，液位計使用過程中需要良好的保溫伴熱，伴熱熱量不夠在雷達液位計的導(dǎo)波桿及纜繩上凝結(jié)蠟油，造成液位計虛假指示。

導(dǎo)波雷達液位計、雷達液位計在高溫蠟油介質(zhì)液位測量的主要故障及處理方法：

1）雷達液位計導(dǎo)波筒內(nèi)介質(zhì)分層

蠟油介質(zhì)實際生產(chǎn)使用過程中，介質(zhì)中會攜帶一定的水分，液位計長期運行在液位計形成分層現(xiàn)象，水的介電常數(shù)大，蠟油的介電常數(shù)相對小，這時雷達液位計檢測到的最強回波來指示液位，不能正常測量真實液位。

處理：關(guān)閉導(dǎo)波雷達液位計根部截止閥，打開密閉排污閥，將導(dǎo)波筒內(nèi)的水排出，投用液位計。

2）雷達液位計導(dǎo)波桿上凝固蠟油介質(zhì)

蠟油介質(zhì)容易凝固到導(dǎo)波桿上，導(dǎo)致在此處始終存在一個虛假回波。

處理：關(guān)死根部截止閥，打開排污閥泄壓，對導(dǎo)波桿進行拆檢，清除凝固蠟油。

2.3 插入式雙法蘭差壓液位計

插入式雙法蘭差壓液位計測量精度高，量程、零點外部連續(xù)可調(diào)，穩(wěn)定性能好，耐過壓、阻尼可調(diào)；固體傳感器設(shè)計，無機械可動部件，維護量少[10]；可根據(jù)接觸的蠟油介質(zhì)特性選擇膜片材料。

1）液位波動較大

介質(zhì)波動大或汽化嚴重，毛細管有破損，介質(zhì)泄漏，膜盒損壞，伴熱溫度過高。

處理：更換變送器，調(diào)整伴熱溫度。

2）指示最大或最小

低壓側(cè)（高壓側(cè)）隔離液泄漏、膜片壞，毛細管損壞。

處理：更換變送器。

3 結(jié)束語

高溫蠟油介質(zhì)液位計的選用應(yīng)根據(jù)實際工況選擇，浮筒液位計容易出現(xiàn)蠟油介質(zhì)凝固在浮筒表面導(dǎo)致液位無法正常測量，需要大量維護；同時對整個浮筒的伴熱系統(tǒng)也有較高的要求。雷達液位計因為測量液位的原理是依靠介質(zhì)的介電常數(shù)，化工生產(chǎn)中高溫蠟油介質(zhì)的工況往往會形成介質(zhì)分層，造成液位計波動假指示，影響工藝控制指標；而高溫蠟油介質(zhì)使用插入式雙法蘭液位計進行測量，不僅不用考慮高溫蠟油介質(zhì)易凝固需要伴熱的問題，同時不會出現(xiàn)根部閥堵塞等，并且實際使用過程中，量程和零點全部可以在線進行處理修正，維護量很小，保證了液位測量的準確性。