钾肥行业蒸发器液位检测方法简介

杨晓烽（化工部长沙设计研究院，湖南长沙 410116）



钾肥行业蒸发器液位检测方法简介

杨晓烽
（化工部长沙设计研究院，湖南长沙 410116）

摘 要：综合介绍几种钾肥行业蒸发器液位检测方法，对其原理以及优缺点作了分析比较。认为以视频监控将蒸发器内部可视化，不仅可以即时显示液面高度，还可以观察到蒸发器内部汽液结构，该法新型、高效、直观、成本低廉，相当具有发展前景。

关键词：真空制盐；蒸发器；液位；检测方法；可视化

在钾肥行业的蒸发工艺中，蒸发罐液面的检测是一个非常重要的环节。一般来说，如果液面过低，则会增加循环泵电机负荷，造成液压不够，引起物料在加热室内沸腾，加剧盐垢的生成，使加热室堵塞，妨碍正常生产；反之，如果液面过高，将会减弱液体循环，从而使得蒸发生产能力降低，还会造成物料翻罐，影响冷凝水水质，进而加剧对设备的腐蚀。因此，蒸发器液面的检测为很多盐矿所重视，故作为设计单位而言，就更应当认真分析考虑不同方法的优缺点，以便优化选择，为厂方提供更好的方案。

现对几种蒸发器液位检测方法的原理及其优缺点分析比较如下：

1 传统检测方法

传统的液位检测方法有视镜法，差压检测液位法，浮力式液位检测等。

1.1 视镜法

传统的液位检测中，最简单的就是视镜法，即通过视镜观察完成对蒸发器的操作液位的监测。该法虽简单，但在蒸发罐运行期间，由于结晶、结垢导致导致无法观察和判断液位；而且，视镜长期在高温、甚至高压的盐溶液中浸泡，有可能受到腐蚀而危及安全生产，因此，往往需要定期停车，对其进行检修、清洗，使得生产间断，效率下降。此外，对于大型蒸发器而言，需设计不同高度的视镜，导致可靠性降低的同时对人员观察也带来诸多不便。

1.2 差压检测液位法

压差检测液位是简单的连通器原理：液位发生改变时，液体的静压也相应的发生改变，压差△p、高度H、密度ρ的之间的关系式：

在真空制盐工艺中，由于盐的结晶析出，极有可能导致该法连通管堵塞而无法检测液位，而且，随着蒸发的进行，介质浓度、密度相应发生改变，也必然造成检测的液位失准。但是由于该法结构简单、实用，依然受到广泛应用。

1.3 浮力式液位检测

根据阿基米德原理，浸在液体里的物体受到向上的浮力大小等于物体排开液体所受重力：

浮力式液位检测方法是将检测杆悬挂在力敏头上形成的传感装置，使检测杆悬吊于容器中，通过电路或仪表测量浮力信息，即可根据浮力定律换算出被测液位高度。

在真空制盐所用的蒸发器中，由于液体大量汽化，鼓泡严重，故而会造成浮力波动大，以浮力检测液位必然存在较大的误差，因而制盐工艺一般不予采用。

2 新型检测方法

相对于传统的检测方法而言，还有超声波测液位法、雷达测液位法、同位素连续测液位法、电容、电阻检测液位法、测温检测液位法、视频可视化液位检测法等较为新型、高级的检测方法。

2.1 超声波测液位法

超声波具有方向性好、穿透能力强、碰到杂质或界面后反射显著等特点。超声波测液位法就是根据这些特点，并利用了回声测距的工作原理。整个过程包括超声波的“发射”→“传导”→“反射”→“接收及检测”。在一定条件下，超声波的传导速度V为定值，所以通过检测超声波往返的时间T，即可计算出液位的高度H。

一般来说，超声波的传播与介质的导电率、导热率及介电常数等无关，因此适用于有毒、腐蚀性强、粘度高的介质的液位检测。但在蒸发过程中，往往存在温度、压力的变化，且伴随着气泡、固体结晶颗粒的存在，都会影响到超声波的声速和反射，导致误差，甚至造成无法检测。因而，该法并不适用于真空制盐蒸发器的液位检测。

2.2 雷达检测液位法

雷达是一种电磁波，与超声波测液位法类似，可以利用电磁波在空间的传播特性来测量液位的高低：

其中，C为雷达波的传播速度，一般取光速。

曾经许多雷达液位仪表制造商认为，对该仪表惟一的挑战是成本。但事实上，随着它的应用推广，暴露出的缺点也越来越多，如被测介质的液位波动、沸腾鼓泡等都会影响雷达波的反射，从而使得检测产生很大的误差，进一步限制了其使用。

2.3 同位素连续测液位法

当同位素放射源产生的γ射线在穿透物质层时，一部分射

线会被吸收，另一部分则能穿透物质，且透过量与物质层的厚度之间存在一定的变化规律。因此，可利用该规律测取介质的液位。

该法通用性强、准确、量程很宽。但仪表不仅结构复杂，而且射线对人体有害，所以，杜宇需要经常操作和检修的蒸发器而言，也不太满足安全生产的要求。

2.4 电容、电阻检测液位法

由于被测介质的电容、电阻值与其液位相关，所以，只需测取其电容、电阻的变化值，就可以得到介质的液位。不过，在由于真空制盐工艺中，蒸发器中极易结晶结垢，必然导致电容、电阻值不能真实的反应出液位的变化，甚至失去检测的意思，所以该法也不适宜在真空制盐蒸发器上使用。

2.5 测温检测液位法

蒸发过程是将水从液态转变为气态不断排除、而介质浓度不断提升的过程。拉乌尔定律表明，当饱和蒸汽压一定时，由于介质浓度的提升将导致沸点升高，所以蒸发介质的温度始终比其饱和蒸汽的温度高，也就意味着在气液两相的界面会存在一个温度突变。所以通过检测温度，找到这个温度的突变点即可。该法检测准确、结构简单，但测点多、存在不准确、不直观等问题而使得其使用受到了一定的限制。

2.6 视频监控及液位测量

前面所述的各种液位检测方法中，基本上都是通过测定其他参数而间接检测出液位，因此往往存在不直观、误差大等问题。随着现代光学与光电子技术的进步，视频监控及液位测量技术也得到了更大程度的发展，利用视频图像来测量液位的微小变化成为可能。该法广泛应用于机械制造、汽车维修，管道检修、发电厂、飞机维修、铸造单位、石油化工等领域。

对于石油化工行业而言，该法广泛用于精炼厂的储存罐、热交换器、球罐车，管道设施，特检所及压力容器生产单位的容器、钢瓶、管路等内部缺陷探测检查。在工业冷凝器管，压缩机、热交换器管内部检查、焊缝的检查、管壁沉积、制药、食品不锈钢管路的腐蚀和裂缝情况、过热检查和是否有漏孔检查、电镀管、环形焊缝检查得到普遍的应用。视频监控自带的图像处理系统和记录仪可以随时有效的对检查缺陷记录、存储、处理，保证影像资料存档。

目前，已有部分厂家在真空制盐蒸发器中成功利用了该法监控和测量液位，通过视频可以将蒸发器内部可视化，即时无延迟的通过监视器观察液面高度，以及蒸发器内部汽液结构，这些都是其他方法所无法比拟的。同时，结合一种改良的差压液位检测方法更进一步达到控制液位的目的。而且，应用该法，除了可以监测液面高度，还可以利用视频显示，检查蒸发器内部的结晶、腐蚀、锈斑、裂纹、铁屑异物、对接焊缝等质量缺陷问题，能够有效的提高工作人员检查出各种设备问题的效率。

因此，该法完全可以很好的应用于蒸发器的液位检测，是一种即时，方便，可靠，可视，而且多用途的检测方法。

3 结语

新型的视频监控及液位测量技术，不仅能将蒸发器内部可视化、即时的显示液面高度，还可以观察到蒸发器内部汽液结构、检查蒸发器内部的结晶、腐蚀、锈斑、裂纹、铁屑异物、对接焊缝等质量缺陷问题。该法新型、高效、直观、多用途、成本低廉，是相当具有发展前景的液位检测方法。

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Brief Introduction of the Liquid Level Detection Methods of the Potash Industry

Yang Xiao-feng

Abstract：Several kinds of liquid level detection methods of potash fertilizer industry are introduced，and the principle，advantages and disadvantages are analyzed and compared.By using the video surveillance method，not only the liquid height can be real-time displayed，also the liquid structure of the evaporator vapor can be observed inside.The video surveillance method is efficient，intuitive and low cost，has a good development prospect.

Key words：vacuum salt；evaporator；liquid level；detection method；visualization

中图分类号：TQ442.14

文献标志码：A

文章编号：1003–6490（2016）02–0007–02

收稿日期：2016–02–02

作者简介：杨晓峰（1984—），女，湖南常德人，工程师，主要从事化工设计工作。