电容式液位计在己二酸装置上的应用

刘焕发 李全新

(山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东 德州 253024)

电容式液位计在己二酸装置上的应用

刘焕发 李全新

(山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东 德州 253024)

山东某公司年产16万t己二酸装置中,较多关键位置的液位计在装置投产不到一年的时间里，多次出现故障并严重影响正常生产，针对液位计存在的问题，以及介质工况温度高、腐蚀性强、易结晶挂料及颗粒物溶液等状况，采用UYB-50型电容式液位计替代原磁致伸缩液位计和双法兰液位计进行技术改造，并在二元酸熔融罐液位进行试用，效果较好。之后，将所有存在问题的液位计成功进行了改型。改造之后，装置运行稳定，再未出现因液位计故障导致的各类问题。

液位测量 己二酸装置 腐蚀 卡滞 结晶 改造

山东某公司年产16万t己二酸装置中使用的液位计，主要有磁致伸缩液位计、双法兰液位计等。该装置开车运行不到一年的时间里，某些关键位置的液位计即出现测量不准、液位计损坏等情况，故障率陡升，部分温度高、腐蚀性强及易结晶等恶劣工况的液位计相继出现问题，数量较多的法兰式液位计、差压变送器膜盒出现了腐蚀损坏情况，且腐蚀严重。

在分析了液位计故障的原因之后，采用UYB-50型电容式液位计替代磁致伸缩液位计和双法兰液位计，改造初期，选择二元酸熔融罐液位进行试用，效果较好。继而将所有存在问题的液位计进行改型。

1 液位计故障现象与原因分析

装置中二元酸液位LT_248321为插入式法兰变送器，仪表测量膜片材料为316L，介质为熔融二元酸，温度175℃，开车期间仪表即损坏，使用周期不超过一个月，膜盒出现针孔式腐蚀，更换钽材质平膜片变送器后，未出现腐蚀，但结晶造成仪表仍无法正常使用；二元酸液位LT_248103为插入式法兰变送器，仪表材料为316L，介质为二元酸和蒸汽，125℃，装置开车初期即损坏，使用周期不超过一年，膜盒膜片腐蚀脱落；平衡罐液位计LT-241392A为磁致伸缩液位计，工况温度90℃，介质为己二酸、硝酸及水等，介质易结晶，造成磁致伸缩浮球频繁出现卡滞，故障率高，无法正常测量；活性炭液位计LT-243101和LT-243102为磁致伸缩液位计，工况温度20℃，介质为活性炭水溶液，介质为带颗粒物溶液，磁致伸缩浮球频繁出现卡滞，故障率高，无法正常测量。

为此公司组织技术力量对液位计测量不准，故障频发的原因进行了分析研究，结论如下：

a. 介质温度高、腐蚀性强。造成双法兰液位变送器膜片腐蚀严重，部分变送器膜片甚至完全脱落，在较短的时间内即腐蚀损坏，部分仪表试车期间短短几天膜片即损坏。

b. 易结晶挂料。易结晶问题造成磁致伸缩液位计浮球频繁出现卡滞情况，故障率高，无法正常测量,使用平膜片双法兰液位变送器同样无法正常测量。

c. 颗粒物溶液。溶液内的颗粒物积存于磁致伸缩液位计的浮球与探杆间，造成浮球卡滞，无法活动自如，故障率较高。

2 改进措施

针对液位计自身的问题，以及现场工况存在的温度高、腐蚀性强、易结晶挂料及颗粒物溶液等介质状况，研究决定采用UYB-50型电容式液位计进行改型试验。电容式液位计通过检测电容变化测量液位，其电容传感器是根据圆筒形电容器原理工作的[1]。UYB-50型电容式液位计的测量电极由内极和外套组成，内极材料为316L，外极材料为PFA，被测介质压力可达320bar(1bar=100kPa)，介质温度-200～250℃，耐酸碱度高，可应用于各种恶劣苛刻的工况环境。

2.1安装

UYB-50型电容式液位计采用内插方式安装在设备顶部，如图1所示。安装时，需保护电容液位计探极外表包覆的特氟龙涂层不被碰坏划伤，并紧固上下法兰使上下法兰处于电气接通状态(接触电阻为0Ω)，如果容器有搅拌应使传感器探极远离搅拌叶片以防损坏探极。

图1 UYB-50型电容式液位计安装示意图

2.2调试校准

UYB-50型电容式液位计的调试校准原理如图2所示，即根据工艺情况确定液位的零点和满点，并使用零点和量程设置功能计算并设置零点电容C0和满点电容CFS。

图2 UYB-50型电容式液位计的调试校准原理

根据图2，可得如下算式：

h%=(Cx-C0)/(CFS-C0)×100%

h=h%×H

I0=4+H%×16

式中C0——液位最低点传感器电容，pF；

Cx——传感器电容，pF；

CFS——液位最高点传感器电容，pF；

h——液位高度，m；

h%——百分液位；

H——量程，m；

I0——输出电流，mA。

2.2.1快捷零点和量程标定方法

快捷零点和量程的标定方法分为3种情况，具体如下：

a. 容器设备内液位为空时进行零点标定。当液位处于零点时，按住“SET+∨”键并持续5s，进入零点快捷菜单；按“∧”键选择“YES”进行零点校准操作；按“SET”键确认选择。

b. 容器设备内液位满时进行量程标定。当液位处于满点时，按住“SET+∧”键持续5s，进入零点快捷菜单，LCD显示“NO”；按“∧”选择“YES”进行量程校准操作；按“SET”键确认选择。

c. 检查零点和量程标定后的电容值。使用“∨”键观察零点和满点处传感器的电容值。

2.2.2在线任意液位位置的标定

已知传感器电容零点，已知任意液位位置，并读取仪表电容检测值，从而计算出量程电容值；将零点电容值和量程电容值分别手动输入仪表，完成仪表的在线标定。

此方法适用于在线更换仪表，适用于在线装置无法升降液位并完成量程标定的情况。

3 实施效果

改造初期，将二元酸液位计LT_248321改为电容式液位计并进行试验，仪表测量准确，使用周期长，安装调试方便，可在线进行更换并设置零点、满点参数。试用一段时间后拆检电容式液位计，电极和护套完好，未出现进液、腐蚀等情况。

目前已将所有存在问题的近20台双法兰液位计和磁致伸缩液位计进行了更换改型，彻底解决了己二酸装置液位仪表故障率高、运行不稳定的问题。

4 结束语

己二酸装置液位计的成功改型，证实UYB-50型电容式液位计适用于强酸碱腐蚀、易结晶挂料及熔融等恶劣工况。改造之后，UYB-50型电容式液位计测量准确，不受液体结晶挂料的影响，探极和护套结构可靠。在恶劣工况下使用周期长，液位计性能可靠，故障率低，安装调试简单，在线更换方便。相比于进口液位计，UYB-50型电容式液位计的价格优势明显，性能可靠，目前已在公司多套装置中推广使用。

[1] 陈鑫.射频导纳液位计原理及在尿素装置的应用[J].大氮肥,2001,24(4):264～266.

TH816

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1000-3932(2016)05-0542-03

2016-03-17(修改稿)