高温蜡油介质液位计的选用及维护

李 军，李建明，历 博

（1.国家能源宁夏煤业集团煤制油分公司 仪表管理中心，宁夏 宁东 750411；2.黑山北方清源水务有限公司，辽宁 锦州 121406）

液位计测量方式有两种，连续测量和定点测量。一般按照其工作原理可分为以下几种类型[1]：

1）声学式。通过液位的变化引起声阻抗和反射距离变化来进行物位测量，例如喇叭口超声波液位计、导波雷达液位计、雷达液位计等。

2）直读式。根据连通器原理直接进行实时物位的读取，例如就地磁翻板物位计、U形玻璃管液位计。

3）差压式（静压式）。利用被测液体静压与该液体的高度成比例的原理，将液体产生的静压转换为电信号，再由处理模块经过温度补偿和线性修正，将其转化成标准电信号（一般为4mA～20mA/1VDC～5VDC），例如单法兰液位计（试用敞口容器）、差压式双法兰液位计、插入式双法兰差压液位计等[2]。

图1 浮筒液位计结构Fig.1 Float level gauge structure

图2 浮筒液位计测量原理图Fig.2 Float cylinder level measurement principle diagram

4）电气式。将物位变化的信号转换为对应的电阻、电压、电容等物理电信号进行物位测量，例如电接点液位计、电容液位计、伺服液位计等。

5）核辐射式。核辐射物位计构成主要由放射源、接收器（探测器）和显示仪表（转换器）组成，通过被测物料对γ射线的阻挡作用进行物位测量，例如中子料位计、γ射线物位计等。

6）浮力式。浮力式液位计的工作原理是阿基米德浮力原理[3]。按照测量的原理，有恒浮力式液位计和变浮力式液位计两种，例如浮子式液位计、浮球式液位计就属于恒浮力液位计，浮筒式液位计属于变浮力液位计[4]。

每种液位计都有自己的特点和结构形式的唯一性，正确地选用液位计，才能保证低故障率及测量准确度。

1 液位计的结构原理

1.1 浮筒液位计

浮筒液位计是典型的变浮力式的液位计，液面发生变化时，沉筒浸泡在被测量液体内的体积不同，体积的不同所受的浮力也不同进而产生位移，再通过机械传动部件转换为相应的角位移来测量液位，使传感器与杠杆机构合二为一，可直接测量浮筒在液体中所受的浮力[5]。经常被使用在敞口或带压容器内的液位、界位、密度的连续测量的工况条件下。智能浮筒液位计由浮筒、扭力管、传感器、杠杆4部分组成。

1.2 导波雷达液位计

通过时域反射原理（TDR）来进行物位的测量，雷达液位计发射出的电磁脉冲以光速沿着钢缆或探棒进行传播，当发射出的电磁波遇到被测介质表面时，发射出的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置，发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比，经计算得出液位高度[6]。

优势：导波雷达液位计对液体、颗粒及浆料等可以进行连续物位测量，在实际测量过程中不受介质变化、温度变化、湿度变化、惰性气体及蒸汽、粉尘、泡沫等因素的影响[7]。雷达液位计精度高可达到5mm，量程范围广最大为60m，耐高温250℃以上、耐高压40kg，并且雷达液位计适用于爆炸危险区域液位的测量使用。

用途：导波雷达液位计应用于水液储罐、甲醇储罐、酸碱储罐、浆料储罐、固体颗粒、小型储油罐、蜡油储罐以及各类导电、非导电介质，腐蚀性介质。如煤仓、灰仓、油罐、酸罐等[8]。导波雷达液位计使用注意事项：导波雷达液位计对安装空间有一定的要求，安装法兰口直径不能小于安装最低要求，直管段不能高于最大尺寸，同时注意介质的介电常数，一定要跟据介质的介电常数的大小选择适合的型号：

1）测量介电常数一定要≥1.4，否则无法正常测量使用；2）容易产生粘附的介质不能选用雷达液位计，一般要求测量粘度≤500cst；3）对于杆式雷达液位计，选用的最大量程6m，超过6m应选用缆式雷达进行测量；4）对于蒸汽和泡沫介质液位的测量本身有很强的抑制能力，能够保证本身的测量准确度；5）在实际应用中对于那些介电常数比较小的液体物料通常可以采用双探杆式测量方式，可以很好地保障测量的准确度。

1.3 压力差压液位计

差压式液位变送器在液体容器的底部和顶部安装，通过测量容器两个不同点处表压信号来反应液位的高度。差压仪表按照其形式分3种：气动、电动及法兰式差压液位变送器。其安装方便，容易实现自动调节和信号远传，通常有气相和液相两个取压口，设备的气相压力取压点为气相取压，设备底部液相处压力为液相取压点，而液相取压点压力除了受容器本身液体产生的静压力，还受气相压力的作用，液相和气相压力之差就是设备内液柱产生的静压力[9]。

2 高温蜡油介质液位计使用及维护

2.1 浮筒式液位计

浮筒液位计耐高温高压、抗振性能好、质量稳定、性能可靠。采用系列化设计，多种安装方式，实用面广，可装于各种储灌和过程罐，各种常压罐和压力容器[10]。非常适用于高温蜡油介质的液位测量。蜡油介质工况下使用浮筒液位计测量值稳定，趋势平缓，不会出现液位大幅度波动，影响工艺观察调节，并且在线状态下可以进行量程和零点的调节标定。缺点：1）在蜡油工况下，浮筒需要良好的伴热保温，对于轻油介质不易采用强伴热，容易引起介质挥发沸腾，导致浮筒液位计误指示；2）受天气影响冬季维护量随之增加，伴热提供的热量不够，容易引起蜡油凝结造成液位计无法正常使用。

浮筒液位计在高温蜡油介质液位测量的主要故障及处理方法：

1）浮筒液位计连接设备的根部阀堵塞

因高温蜡油介质本身的理化特性，介质粘稠、易凝固等特点，根部阀伴热温度低以及液位计长期运行都会引起根部阀处的介质凝固，致使根部阀出现堵塞情况，造成液位计无法正常测量指示。

处理：检查伴热及保温完好情况，进行完善；关死根部截止阀，打开排污阀，通过密排管线对液位计进行排污疏通处理。

2）蜡油沉淀凝固在浮筒里

浮筒内蜡油介质处于一个相对静止的状态，蜡油沉淀凝固在浮筒里，浮子在浮筒内直接被卡住，由于浮子已经被蜡油包裹卡死，即使液位变化，浮子也无法移动，不能产生对应的位移信号，造成指示死值影响工艺判断操作。

处理：将浮筒液位计与设备连接的根部阀切死，同时用高温蒸汽加热浮筒外壁，熔化内部沉淀凝固蜡油，加热一定时间后，慢慢打开排污阀通过密闭排放进行排污，排污完成后关闭排污阀，投用根部截止阀观察液位指示是否正常；投用后仍指示不准，将浮筒切除通过排污阀泄压交出后，对浮筒进行拆检，用高温蒸汽把浮筒和浮子上凝固的蜡油全部清理干净后投用。

3）浮子的挂扣脱落

浮子挂扣连接脱落，扭力管所受到的力直接为零，相当于浮子完全浮起液位满量程时的情况，表头输出指示最大（显示110%）。

处理：将浮筒液位计与设备连接的根部阀切死，打开排污阀，通过蜡油密排管线进行排放泄压，拆解浮筒液位计，把浮子挂扣挂好后投用。

2.2 导波雷达液位计

导波雷达液位计在高温、高压、易挥发、腐蚀性强的介质工况非常适用，测量范围大、本身寿命长，一体化结构设计，没有可动部件，本身不存在机械磨损，大大延长了自身的使用寿命。根据本身的这些特性，使用在高温蜡油介质的工况非常合适，不会因为介质中有挥发的油气而影响液位的真实指示，同时本身可以在线进行空标查看液位的真实回波来判断液位测量的准确性。缺点：1）导波雷达液位计在实际测量中是依靠介质的介电常数不同的特性进行测量反馈回波，而在实际应用过程中会出现介质分层，内部存在两种不同的介质，造成液位计不能正确指示；2）蜡油介质本身熔点高，液位计使用过程中需要良好的保温伴热，伴热热量不够在雷达液位计的导波杆及缆绳上凝结蜡油，造成液位计虚假指示。

导波雷达液位计、雷达液位计在高温蜡油介质液位测量的主要故障及处理方法：

1）雷达液位计导波筒内介质分层

蜡油介质实际生产使用过程中，介质中会携带一定的水分，液位计长期运行在液位计形成分层现象，水的介电常数大，蜡油的介电常数相对小，这时雷达液位计检测到的最强回波来指示液位，不能正常测量真实液位。

处理：关闭导波雷达液位计根部截止阀，打开密闭排污阀，将导波筒内的水排出，投用液位计。

2）雷达液位计导波杆上凝固蜡油介质

蜡油介质容易凝固到导波杆上，导致在此处始终存在一个虚假回波。

处理：关死根部截止阀，打开排污阀泄压，对导波杆进行拆检，清除凝固蜡油。

2.3 插入式双法兰差压液位计

插入式双法兰差压液位计测量精度高，量程、零点外部连续可调，稳定性能好，耐过压、阻尼可调；固体传感器设计，无机械可动部件，维护量少[10]；可根据接触的蜡油介质特性选择膜片材料。

1）液位波动较大

介质波动大或汽化严重，毛细管有破损，介质泄漏，膜盒损坏，伴热温度过高。

处理：更换变送器，调整伴热温度。

2）指示最大或最小

低压侧（高压侧）隔离液泄漏、膜片坏，毛细管损坏。

处理：更换变送器。

3 结束语

高温蜡油介质液位计的选用应根据实际工况选择，浮筒液位计容易出现蜡油介质凝固在浮筒表面导致液位无法正常测量，需要大量维护；同时对整个浮筒的伴热系统也有较高的要求。雷达液位计因为测量液位的原理是依靠介质的介电常数，化工生产中高温蜡油介质的工况往往会形成介质分层，造成液位计波动假指示，影响工艺控制指标；而高温蜡油介质使用插入式双法兰液位计进行测量，不仅不用考虑高温蜡油介质易凝固需要伴热的问题，同时不会出现根部阀堵塞等，并且实际使用过程中，量程和零点全部可以在线进行处理修正，维护量很小，保证了液位测量的准确性。