聚丙烯装置中浮筒液位计选用与调试

2014-09-10孙智军王燕玲

石油化工自动化 2014年6期

孙智军，王燕玲

(中石化第五建设有限公司，兰州 730060)

物位测量的目的是为生产过程提供真实、精确的操作参数，保证生产安全和操作有序进行，在生产过程和计量方面占有极其重要的地位。浮筒液位计由于其测量精度高、性能可靠、稳定性好、使用方便[1]，广泛应用于石化、炼油装置中。尽管如此，在实际工程应用中，如何正确选用与调试浮筒液位计还存在许多值得探讨的问题，下面结合聚丙烯装置的液位测量进行详细讨论。

1 聚丙烯装置浮筒液位计的选用

1.1 浮筒液位计的应用场所

浮筒液位计利用阿基米德定律配合扭力管的力学感应保证液位测量的精度。在介质密度变化较小、操作压力范围宽的场合，宜选用浮筒式液位计测量液位(界面)。通常，如下三种场合浮筒液位计应用较多：测量范围在2 000 mm以内，密度为0.5～1.5 g/cm3的液位测量；测量范围在1 400 mm以内，密度差为0.15～0.5 g/cm3的液体界面的测量；真空、负压或易气化液体的液位测量。

1.2 浮筒液位计的选用

在聚丙烯装置中，液位的连续测量一般选择单法兰或双法兰差压液位变送器。因为单、双法兰差压液位变送器没有可动部件，变送器精度高，一般为±0.075%，测量范围大，所以在通常工况下可以完全替代外浮筒液位计，但是以下情况仍然宜选用浮筒液位计：

1) 界面测量。尽管理论上可以使用双法兰差压液位变送器测量界面，但是在实际应用中效果并不好。因为当两种介质的密度与设计值有偏离时，现场调校和修正浮筒液位计远比双法兰液位变送器要容易、方便、可操作性好。

2) 全真空(大于50%真空度)负压工况的液位测量。全真空工况下(一般是非正常工况，如工艺生产过程中的设备吹扫期)，普通的双法兰液位变送器的膜片有可能被负压“吸”漏，导致仪表损坏。如果一定要在全真空工况下选用双法兰液位变送器，只能选用全焊接膜片式的双法兰差压液位变送器，一般可以抵抗50%真空度负压工况，不至于损坏仪表，但是这种仪表的价格比较昂贵，性价比不高。如果选用浮筒液位计通常不易损坏。

3) 不宜引出工艺介质的液位测量。聚丙烯装置中的烷基铝(TEAL)属于高度火灾危险介质，遇空气就着火，遇水就爆炸，属于不宜引出测量的工艺介质，因而其液位测量的原则是少开管口。内浮筒液位计一般用于黏度较大、温度较高(小于450℃)、不宜引出的介质(如润滑油、烷基铝等)的液位测量。因此，烷基铝制备液位的测量全部采用内浮筒液位计。与此同时，仅在烷基铝制备罐的顶部开一个仪表管口用于液位测量，过程法兰型式全部为ANSI/ASME LTG法兰(榫槽面法兰)，使用八角垫片或椭圆垫片进行密封，以减少介质的泄漏。

4) 易气化液体的液位测量。如果液位测量范围较小，液体易气化，则宜优先选用浮筒液位计。

2 浮筒液位计的调试

浮筒液位计的调试一般采用挂重法、水校法[2]。对于仪表安装在现场不方便拆装，并且对仪表精度要求不高(低于±0.5%FS)的情况，外浮筒液位计的单体调试一般采用水校法，下面以某聚丙烯装置中游离水分离器液位测量中所采用的外浮筒液位变送器为例讨论水校法调试过程中的各种计算。

2.1 仪表参数简述

该智能型外浮筒液位变送器的精度±0.5%满量程，输出信号4～20 mA+HART两线制。用于游离水分离器液位调节，测量介质下部为水，密度为1 000 kg/m3，上部为丙烯，密度为450 kg/m3，上下法兰间距356 mm，侧 - 侧式安装。

2.2 注水高度的计算

2.2.1界位测量

校验时注水高度的计算可采用假设法，即假设外套筒内全部都是轻介质时，需要注水的高度H轻：

H轻=H·ρ轻/ρ水=356×450/1 000=

160.2(mm)

(1)

式中：H——液位计的实际量程，mm；ρ介，ρ水——水及介质的密度，g/cm3。

同理计算出假设外套筒内都是重介质时的注水高度H重=356 mm。通过假设可得出在实际工况条件下，界面变化范围即H轻与H重的差值。

界面变化范围：

Δh=H重-H轻=356-160.2=195.8(mm)

(2)

计算完成后以H轻为零点，分别注水至209.15(H轻+Δh/4)，258.1(H轻+Δh/2)，307.05(H轻+3Δh/4)，356H重，对应液位指示为0，25%，50%，75%，100%，对应输出为4 mA，8 mA，12 mA，16 mA，20 mA。

2.2.2液位测量

当测量介质密度小于水的密度时，注水高度计算可参照式(1)计算得出。当测量介质密度大于水的密度时(较少出现)，利用式(1)可算出注水的理论高度超过了浮筒的量程，因而可以通过式(1)计算出在浮筒量程范围内注水高度所对应的电流值。

Im= (16Hx/h水)+4=(16ρ水/ρ介)Hx/h介+4=

(16ρ水/ρ介)×K+4

(3)

式中：Im——仪表输出电流，mA；Hx——浮筒量程范围内25%，50%，75%，100%时的注水高度；K=Hx/h介——取值分别为25%，50%，75%，100%。

2.3 水校法调试步骤

调试开始前必须将水校的各种设备和工具准备好，在现场仪表接线和系统组态完成的情况下，可通过观察液位计输出电流进行调试。如果条件不具备可按照变送器单体调试时接线方式操作，如图1所示，调试步骤如下：

图1 调试连接示意

1) 仪表通电预热，关闭仪表外套筒与设备之间的2个切断阀，然后打开排污口排空外套筒内的介质(若压力较高，安全卸压后再排液)，排液时需打开放空堵头。

2) 在浮筒液位计外面记下刻度记号，透明连通管用接头连接液位计下面排污口，另一头高出上法兰中心，贴在外表面，便于观察。

3) 向外套筒内注水，观察透明塑料水管中液位情况，目测到液位与下法兰中心平齐，观察标准仪读数是否为4 mA。如果有误差，按软件操作说明进入参数调整页面，进行零位调整。

4) 向外套筒内注水，观察透明塑料水管中液位情况，当注水高度到达满量程高度的计算值时，观察标准仪读数是否为20 mA。如果有误差且偏差在10%以内，按软件操作说明进入参数调整页面，进行满度调整。如果误差超出10%，则需要分析误差产生的原因，有可能是因为注水高度的计算结果有误或是浮筒脱落、被卡住等原因，应根据现场实际情况逐一排查找出原因。

5) 采用同样的方法检验量程范围的25%(209.15 mm)，50%(258.1 mm)，75%(307.05 mm)是否对应输出为8 mA,12 mA，16 mA。