差压式液位计在密闭容器上应用与改进

张建宜（唐山三友兴达化纤有限公司电仪车间，河北 唐山 063305）

差压式液位计在密闭容器上应用与改进

张建宜
（唐山三友兴达化纤有限公司电仪车间，河北 唐山 063305）

液位检测作为容器中物料储存的度量手段，为生产过程正常运行提供重要依据，一个好的液位测量方案应测量准确、安装方便，维护简单，而且经济实惠。本文介绍了差压式液位计在密闭容器上的应用与常见故障处理。

密闭容器；差压式液位计；导压管；蒸汽喷射泵；负迁移；应用改进

1 差压式液位计概述

1.1 差压式液位计测量原理

对密闭容器，设底部压力为P，液面上的压力为P1，液位高度为H，则有：

P=P1+pgH

式中：p为介质密度，g为重力加速度。

由上式可得：

△P=P-P1=pgH

通常被测介质的密度是已知的，压差△P与液位高度H成正比，测出压差就知道被测液位高度。当被测容器敞口时，气相压力为大气压。差压计的负压室通大气即可，此时也可用压力计来测量液位；若容器是密闭的，则需将差压计的负压室与容器的气相相连接。

1.2 差压式液位计特点

①检测元件在容器中几乎不占空间，只需在容器壁上开一个或两个孔即可；②检测元件只有一、两根导压管，结构简单，安装方便，便于操作维护，工作可靠；③采用法兰式差压变送器可以解决高粘度、易凝固、易结晶、腐蚀性、含有悬浮物介质的液位测量问题；④差压式液位计通用性强，可以用来测液位，也可以用来测量压力和流量等参数。

1.3 使用差压式液位计测量液位注意事项

遇到含有杂质、结晶、凝聚或易自聚的被测介质，用普通的差压变送器可能引起连接管线的堵塞，此时需要采用法兰式差压变送器；当差压变送器与容器之间安装有隔离罐时，需要进行零点迁移。

2 蒸汽喷射泵简介

2.1 蒸汽喷射泵工作原理。蒸汽喷射泵，其原理如下：蒸汽喷射泵有一定压强的工作，蒸汽通过拉瓦尔喷嘴，减压增速（蒸汽的势能转变为动能）以超音速喷入混合室，与被抽介质混合，进行能量交换，混合后的气体进入扩压器，减速增压（动能转化为压强能），为了减少后级泵的抽气负荷，配置冷凝器，通过有一定温差的两种介质对流，进行热交换，达到冷凝高温介质目的。

2.2 蒸汽喷射泵的特点

①该泵无机械运动部分，不受摩擦、润滑、振动等条件限制，因此可制成抽气能力很大的泵。工作可靠，使用寿命长。只要泵的结构材料选择适当，对于排除具有腐蚀性气体、含有机械杂质的气体以及水蒸等场合极为有利。②结构简单、重量轻，占地面积小。③工作蒸汽压力为4～9×105Pa，在一般化工企业中都具备这样的蒸汽源。因蒸汽喷射泵具有上述特点，蒸汽喷射泵广泛应用于纺练车间浴站各罐。

3 差压式液位计测量中出现问题

3.1 密闭容器中差压式液位计的安装。为了测得真正的液位，应从测得的容器底部压力中减去容器的压力。为此，在容器的顶部开一个取压口，将它接到变送器的负压侧。这样，容器中的压力同时作用于变送器的正负压侧，所得到的差压正比于液面高度。①干导压连接。如果液体上面的气体不冷凝，变送器低压侧的连接管就保持干的。这种情况称为干导压连接。决定变送器测量范围的方法与开口容器液位测量的方法相同。②湿导压连接。如果液体上面的气体出现冷凝，变送器低压侧的导压管里就会渐渐地积存液体，引起测量误差。为了消除这种误差，预先用某种液体罐充在变送器的低压侧导压管中，这种情况称为湿导压连接。

3.2 常见故障处理

3.2.1 干导压连接时液位计常见故障处理。熟成桶使用的是干导压连接，开启压缩空气阀门，依靠压缩空气的压力使粘胶出罐。在测量时，经常出现的现象是，压缩空气阀门开启时，液位突然上升，而后马上恢复正常。经过分析及现场检查发现，出现此故障的原因就是导压管中某个节点漏气。通常我们在出胶是采用涂抹肥皂泡的方式能迅速发现漏点，紧固后恢复正常。处理十分方便有效。还有一种故障就是液位超量程后，再次测量液位显示偏低。这是由于超量程后，有粘胶进入导压管，此时清理导压管即可恢复正常。我们总结了熟成桶液位不准时的几种情况，以及相应的处理办法：①当容器内液位不变而给密闭容器加压时液位上升，停止加压后液位又回到原来值，则说明负相导压管有漏点需检查负相导压管的各个连接点。②当密闭容器加压时液位上升很多超过35%，则有可能是负相导压管堵，需对负相导压管及集液罐进行清理。③当密闭容器正常液量时液位一直偏低则说明负相导压管内积液有可能太多，需对负相导压管进行排液。④当密闭容器加压时液位下降，停止加压时液位又上升则有可能是正相导压膜片处结膜，需对正相导压膜片进行清理。

3.2.2 带有蒸汽喷射泵的密闭容器液位测量的故障及改进措施。在测量中发现，不加蒸汽时，液位测量准确，蒸汽阀一打开就出现液位虚高的现象。经过分析，液位虚高是由于蒸汽阀打开后，大量蒸汽突然涌入密闭罐内，密闭容器内部有两个压力，一个是液位压力，一个是内部气压，蒸汽进入罐内后内部气压突然升高，液位变送器正压室所受压力随之增大，而此时负压室压力并未发生变化，从而造成液位虚高的现象。此前脱硫罐并非密闭罐，而是罐顶有孔，气相压力与大气压相当，所以并未产生液位虚高的情况。近期为杜绝跑冒滴漏现象，将罐顶开孔封闭，形成了密闭容器。

针对这个问题，改进方案有两个；一是使用双法兰液位计进行测量；二是负压侧加导压管进行测量。如果选用第一套方案，需要准备双法兰液位计直接安装即可，出于改造方便和成本方面的考虑，我们选用了第二套方案，负压侧加导压管进行测量。

利用罐体顶部的法兰开孔加导压管及集液罐，但是由于蒸汽易冷凝的特殊性，集液管需要经常清理，这样对于日常维护非常不方便。在生产中很多容器都处于高温状态，容器内的介质常常处于气液平衡状态，此时，由于导压管上端的温度低于容器内的温度，蒸汽会从小孔进入导压管冷凝成液体。利用这一特点，可以向负相导压管内预先注入将来容器中要装的介质，然后对差压液位计进行负迁移（调零）。因此，在改造时将集液罐置于罐顶部，并打开集液管顶端丝堵，使负向导压管及集液管内充满缓冲溶液。这一系列准备工作做好后，重新对液位计进行位置调零。这样，即使蒸汽冷凝，也会流回脱硫罐内，集液管内缓冲液高度也不会发生变化，液位计负压侧所受的压力不会发生变化，所以不会对液位测量造成影响。

经过这一系列改造后，带蒸汽喷射泵密闭罐的液位测量十分准确，并且仍然使用原来的液位变送器，成本并未提高，对这类容器的液位测量有很重要的意义。

[1]乐嘉谦.仪表工手册[M].北京：化学工业出版社，2007.

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