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蒸餾水液位計在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用案例分析
1本文前言
蒸餾水液位計是本公司引進、吸收國外同類產(chǎn)品，并加以吸收、消化、提高，按原化學(xué)工業(yè)部頒布的磁性液位計標(biāo)準(zhǔn)T21584-95研制生產(chǎn)的產(chǎn)品。可用于各種塔、罐槽、球形容器和鍋爐等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測。該系列磁性液位計可以做到高密封，防泄漏和適應(yīng)高壓高溫、腐蝕性條件下的液位測量，具有可靠的安全性，它彌補了玻璃板(管)液位計指示不清晰，易破碎的不足，不受高、低溫度劇變的影響，不需多組液位計的組合。全過程測量無盲區(qū)，顯示醒目、讀數(shù)直觀，且測量范圍大。特別是現(xiàn)場指示部分，由于不與液體介質(zhì)直接接觸，所以對高溫、高壓、高粘度、有毒有害、強腐蝕性介質(zhì)，更顯其優(yōu)越性。因此，它比傳統(tǒng)的玻璃管，板式液位計具有更高的可靠性、安全性、先進性、實用性。
2、蒸餾水液位計的結(jié)構(gòu)和工作原理
2． 1 蒸餾水液位計的結(jié)構(gòu)和工作原理
蒸餾水液位計是根據(jù)磁性原理、 阿基米德浮力定律等巧妙地結(jié)合機械傳動的特性而開發(fā)研制的一種專門用于液位測量的裝置。典型的蒸餾水液位計結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
該液位計設(shè)有一容納浮球的腔體稱其為主體管或?qū)蚬埽?nbsp;蒸餾水液位計通過法蘭或其他接口與容器組成一個連通器， 這樣導(dǎo)向管內(nèi)的液面與容器內(nèi)的液面處于相同高度。故導(dǎo)向管內(nèi)的浮球會隨著容器內(nèi)液面的升降而升降。為了能很方便地看到液位， 在導(dǎo)向管的外面裝了一個翻柱顯示器。因為在制造浮球時在浮球沉入液體與浮出部分的交界處安裝了磁鋼， 它與浮球隨液面升降時， 它的磁性透過導(dǎo)向管傳遞給翻柱顯示器， 推動磁翻柱轉(zhuǎn) 180°; 由于磁翻柱是有紅、 白兩個半圓柱合成的圓柱體， 所以轉(zhuǎn)180°后朝向翻柱顯示器外的會改變顏色， 兩色交界處即是液面的高度。如需遠(yuǎn)傳信號， 增加與磁翻柱同樣長度的干簧管和變送器配套使用即可。
2．2 垂直安裝位置的選擇
蒸餾水液位計安裝位置的選擇應(yīng)根據(jù)該點的液位是否能真實反應(yīng)酸槽實際液位。酸槽上蒸餾水液位計垂直安裝位置的選擇如圖 2 所示。
圖 2 中， B 點靠近電機和泵， 蒸餾水液位計安裝在此處既影響電機及泵的檢修， 又因泵附近液位的環(huán)流波動較大， 對浮子導(dǎo)向管沖刷嚴(yán)重， 故 B 點不合理; C 點處因有管道通過， 不便維護且影響管道和泵、 電機等的起吊更換， 故也不能選擇 C 點; A 點遠(yuǎn)離泵和電機， 且有足夠的空間安裝翻板， 便于維護，所以 A 點較為合適。
2．3 側(cè)裝式蒸餾水液位計導(dǎo)向管的設(shè)計側(cè)裝式蒸餾水液位計要能穩(wěn)定長周期運行， 其導(dǎo)向管的設(shè)計是至關(guān)重要的。其關(guān)鍵因素有: ①管徑不宜太小， 與浮子間間隙在 1 cm 左右; ②盡量不要有內(nèi)襯; ③材質(zhì)成分*好選用不低于316L 的不銹鋼管; ④罐體引流管直徑盡量小于浮子直徑; ⑤導(dǎo)向管上下端部均采用法蘭式密封， 以便維護。
側(cè)裝式蒸餾水液位計的安裝結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。
3、蒸餾水液位計在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用
3．1 在硫酸液位測量中的應(yīng)用
蒸餾水液位計應(yīng)用在硫酸液位測量時， 我公司曾選擇圖 1 中垂直安裝的 B、 C 點作為安裝位置， 均出現(xiàn)較為嚴(yán)重的測量故障和維護不便， 改為 A 點已正常穩(wěn)定使用近 1 年。
但后來發(fā)現(xiàn) A 點翻板有卡死現(xiàn)象， 經(jīng)停車拆開發(fā)現(xiàn)浮子導(dǎo)向管內(nèi)襯四氟破裂導(dǎo)致酸泥進入夾層膨脹卡死浮子， 且 316L 不銹鋼保護管也腐蝕嚴(yán)重， 有的地方厚度僅有 1 mm。經(jīng)討論分析， 因酸槽內(nèi)襯有瓷磚， 故改為側(cè)面安裝。如圖 3 所示， A 點為槽蓋開孔處， A 1 點為導(dǎo)向管下端連接處。
經(jīng)過一年多來的運行實踐表明， 這種安裝方式能準(zhǔn)確測量槽內(nèi)液位， 浮子再未出現(xiàn)卡死的情況， 沒有罐內(nèi)硫酸的環(huán)流沖刷， 主體管也沒有了沖刷腐蝕。
經(jīng)裝置大修期間拆開檢查， 主體管內(nèi)壁無明顯腐蝕，也沒有酸泥附在內(nèi)壁， 浮子也沒有任何破損和變形，不僅使用壽命延長， 而且安全可靠， 基本免維護。
側(cè)面安裝方式的關(guān)鍵點在于: ①酸槽內(nèi)壁襯有瓷磚， 故引流管上開孔應(yīng)選擇槽蓋合適位置， 下孔*好在進口管上， 且均需加閥門， 便于維護; ②考慮管內(nèi)硫酸在*端天氣時對磁翻柱及測量裝置的影響，因本公司循環(huán)槽溫度在75 ℃左右， 為避免夏天溫度過高影響傳感器測量， 冬天防凍， 管徑 D 應(yīng)在 80mm 以上可保證正常測量。
3．2 在液體硫磺液位測量中的應(yīng)用
因硫磺的熔點為 119 ℃， 當(dāng)蒸餾水液位計用于液體硫磺液位測量垂直安裝時， 硫蒸氣進入浮球?qū)蚬芾淠?導(dǎo)致浮球卡死， 且不便清理， 液位計只能報廢。側(cè)裝式蒸餾水液位計在液體硫磺的液位測量中更是少有成功的案例， 因為要用夾套管通蒸汽保證管內(nèi)硫磺不凝固， 又不影響管外干簧管及變送器的壽命很難。
威頓公司原精硫槽采用直裝式蒸餾水液位計測量液位， 使用壽命不超過半年就會出現(xiàn)浮球卡死現(xiàn)象。威頓公司液硫儲存大罐所用側(cè)裝式蒸餾水液位計自安裝以來近 10 年， 一直沒有成功投用。故威頓公司在實際應(yīng)用的基礎(chǔ)上總結(jié)經(jīng)驗， 對成套蒸餾水液位計進行適當(dāng)?shù)母倪M后， 進行分體式安裝(直裝和側(cè)裝均可)，見圖 4。
分體式蒸餾水液位計的安裝步驟如下: ①通過計算浮力和配重， 在槽體頂部合適位置安裝定滑輪， 在槽外合適位子安裝磁翻板傳感裝置; ②用直徑為 3 mm 的不銹鋼繩連接浮子和配重， 鋼繩長度根據(jù)液位來計算。這里特別要注意， 磁翻板要反向安裝。
分體式改裝投用 2 年多來， 液硫液位測量穩(wěn)定準(zhǔn)確。傳導(dǎo)變送裝置與液體硫磺隔離， 避免了浮子卡死情況的出現(xiàn); 因浮子與液面直接接觸并與變送裝置連動， 不會造成假液位; 沒有硫蒸氣進入導(dǎo)向管， 也就不必對整個液位計進行伴熱， 徹底解決了精硫槽的液位測量難題。為了延長定滑輪的使用壽命， 建議定滑輪采用聚四氟乙烯板制作， 威頓公司采用 PP 材質(zhì)制作，使用至今也未出現(xiàn)任何問題。因液體硫磺具有一定腐蝕性， 為避免鋼絲繩腐蝕斷裂導(dǎo)致浮子脫落， 威頓公司在使用不銹鋼絲繩的基礎(chǔ)上增加了一根四氟繩配合使用。
目前蒸餾水液位計的應(yīng)用十分成熟， 主體管、 四氟浮子、 干簧管、 兩線制 4 ～20 mA 變送器技術(shù)十分完善， 精度可達(dá)0．75 級， 而且價格大幅下降， 性價比較高。該儀表經(jīng)過適當(dāng)改進可靈活用于各種塔、 罐、 槽、 球型容器和鍋爐等設(shè)備的介質(zhì)液位測量。可以做到高密封、 防泄漏， 廣泛適用于高溫、 高壓、 耐腐蝕的場合。它彌補了玻璃板( 管) 液位計指示清晰度差、 易破裂等缺陷， 且全過程測量無盲區(qū)， 顯示清晰、 測量范圍大。因此只要對蒸餾水液位計的性能、 特點有了全面深入的了解， 有了應(yīng)付各種工況的策略， 蒸餾水液位計一定會成為化工測量中的得力助手。
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