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內(nèi)浮頂儲罐的應(yīng)用情況及其優(yōu)缺點以及液位計選型
摘 要: 在化工生產(chǎn)過程中，液位計l的使用非常廣泛。在某些特殊場合，選擇一款合適的液位計，對液位的測量顯得至關(guān)重要。結(jié)合某乙二醇項目中內(nèi)浮頂甲醇儲罐液位計的應(yīng)用選型，分析了幾種常用液位計在內(nèi)浮頂儲罐的應(yīng)用情況及其優(yōu)缺點。
液位測量儀表種類繁多，測量方法也多種多樣， 液位測量儀表包括:直接式液位測量儀表、差壓式液位測量儀表、浮力式液位測量儀表、電氣式液位測量儀表、超聲波式液位測量儀表、雷達(dá)液位計、放射性液位計等， 筆者以某乙二醇甲醇儲罐工序為例，介紹內(nèi)浮頂甲醇儲罐上液位計的選型。
該項目采用合成氣制乙二醇的工藝技術(shù)，其中甲醇液體在乙二醇的整個生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用， 一方面，它是乙二醇合成反應(yīng)的重要中間原料。另一方面，它是合成氣凈化的重要洗滌原料(低溫甲醇洗)， 故此，對甲醇儲罐的液位測量*，它決定著整個成品生產(chǎn)的控制管理。
1 甲醇儲罐工況
甲醇儲罐內(nèi)介質(zhì)為精甲醇液體，甲醇又稱“木醇”或“木精”，是一種無色、有酒精氣味、易揮發(fā)的液體， 為了減少儲罐內(nèi)甲醇液體的揮發(fā)損失，將其罐體設(shè)計為帶內(nèi)浮頂?shù)牧⑹絻轠１] ， ＧＢ ５０３４１—２０１４[２] «立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范»明確指出:“內(nèi)浮頂在全行程上應(yīng)能*地正常運行，在升降和靜止時應(yīng)處于水平漂浮狀態(tài)，”由于內(nèi)浮頂漂浮在液面上，對液位的測量有一定的特殊性，因此選擇一款能適應(yīng)于內(nèi)浮頂儲罐的液位計顯得很重要。內(nèi)浮頂儲罐工藝參數(shù):操作溫度為４０ ℃，操作壓力為１. ５ ｋＰａ(ｇ)，操作密度為７７５ｋｇ/ ｍ３，液位范圍為１ ０００ ~１０ ２００ ｍｍ。
2 儲罐上常用的液位測量儀表
ＨＧ/ Ｔ ２０５０７—２０１４[３] «物位儀表»明確指出:“液位和界面測量宜選用差壓式儀表，當(dāng)不滿足要求時，可選用電容式、射頻導(dǎo)納式、雷達(dá)式、電阻式(電接觸式)、聲波式、浮筒式儀表、浮子式儀表(浮子式儀表包括伺服式、鋼帶式、磁致伸縮式、磁性浮子式、杠桿式)、靜壓式、核輻射式、外測式等儀表”。 鑒于被測對象的特殊性，筆者主要介紹差壓式液位計、雷達(dá)式液位計、鋼帶式液位計以及伺服式液位計在該特定場合的選型設(shè)計及各儀表的優(yōu)缺點。
2.1 內(nèi)浮頂儲罐差壓法液位測量優(yōu)缺點如下:①優(yōu)點:測量原理簡單，安裝方便，投資小，后期維護量小。②缺點:需對設(shè)備進行上、下接口的開孔以安裝儀表。對于甲醇介質(zhì)，儀表與介質(zhì)接觸部分材料選擇普通的３１６ 材質(zhì)即可。
２. ２ 雷達(dá)液位計測量內(nèi)浮頂儲罐液位
２. ２. １ 測量原理
雷達(dá)液位計是利用超高頻電磁波經(jīng)天線向被探測容器的液面發(fā)射，當(dāng)電磁波碰到液面后反射回來，儀表檢測發(fā)射波及回波的時差，從而計算出液面高度。 ２. ２. ２ 選型思考雷達(dá)液位計測量內(nèi)浮頂儲罐液位，目前常用的有兩種方法:①不設(shè)置導(dǎo)向管的液位測量。②設(shè)置導(dǎo)向管的液位測量。 兩種方法均須進行假液位修正。
對于第１ 種方法，雷達(dá)液位計直接安裝在罐頂，通過發(fā)射電磁波打在內(nèi)浮頂儲罐內(nèi)浮盤上表面，雷達(dá)液位計接收浮盤上表面反射的回波來計算漂浮在液面上的浮盤的高度。 該種方法的優(yōu)缺點如下。
( １)優(yōu)點:安裝簡單、省時、省力、省錢。
(２)缺點:①由于電磁波是從內(nèi)浮盤返回接收，實際測量的是浮盤的高度而非液面的高度，需要知道浮盤的厚度從而減掉浮盤厚度以獲得液面的高度。②內(nèi)浮盤表面不平整或有角度會使雷達(dá)波反射偏離接收區(qū)域，引起測量誤差，為避免此方面的干擾，現(xiàn)場需考慮在浮盤表面加設(shè)合適的反射裝置，反射裝置的反射強度及防腐蝕問題應(yīng)滿足儀表的要求，一般來說可選用不銹鋼材質(zhì)。③由于無導(dǎo)向管的設(shè)計，儲罐內(nèi)甲醇會不可避免地?fù)]發(fā)，蒸汽會對雷達(dá)液位計發(fā)射的電磁波產(chǎn)生干擾。 另一方面，揮發(fā)的甲醇蒸汽會在雷達(dá)液位計喇叭口天線處形成冷凝液，對測量產(chǎn)生影響，需要定期對喇叭口天線進行維護。
對于第２ 種方法，通過由罐頂至罐底設(shè)置導(dǎo)向管貫穿內(nèi)浮盤，雷達(dá)液位計選擇帶導(dǎo)波管的液位計，導(dǎo)波管置于導(dǎo)向管內(nèi)，發(fā)射的電磁波可以直接打在液面上由導(dǎo)波管傳回接收裝置，從而測得液面的高度。 為使雷達(dá)液位計獲得單一的液面返的電磁波，避免罐底返回電磁波的干擾，需在導(dǎo)向管底部加設(shè)一個４５°的反射板，去掉罐底反射回來的信號。 該種方法的優(yōu)缺點如下。
(１)優(yōu)點:①可以測得液面高度，避免方法１ 的３ 個缺點。②采用帶導(dǎo)波管的導(dǎo)波雷達(dá)，可以避免甲醇介質(zhì)低介電常數(shù)[７] 對測量的影響。③導(dǎo)波雷達(dá)的設(shè)置能將外界的干擾降到zui低。
(２)缺點:①安裝相對復(fù)雜，投資成本高。②內(nèi)浮盤開孔后應(yīng)考慮導(dǎo)向管外壁與浮盤開孔處的密封。 有一種密封方法是采用彈性材料密封結(jié)構(gòu)，在丁腈橡膠密封袋中填充梯形截面積的聚氨酯軟泡沫塑料，依靠泡沫塑料的壓縮變形來實現(xiàn)密封。 密封材料中還設(shè)固定鉤板，其目的是為了固定密封膠袋位置，防止泡沫塑料在浮盤下降時往上翻。 在實際應(yīng)用項目中，設(shè)計人員需向內(nèi)浮盤設(shè)計供貨廠家提出密封要求，廠家根據(jù)實際情況選擇成熟、可靠的密封技術(shù)。
對于方法２，與介質(zhì)接觸部分的導(dǎo)向管、雷達(dá)導(dǎo)波管材料可選擇３１６ 材質(zhì)。
3 幾種液位計的集中比較
綜上所述，針對內(nèi)浮頂甲醇儲罐液位計的選型，筆者分別闡述了幾種液位計在該特定場合的設(shè)計選型情況。 為獲得對幾種液位計的認(rèn)識，對其進行了比較，結(jié)果見表１。
4 結(jié)語
*，液位計的選型受各種條件影響，包括現(xiàn)場環(huán)境、使用工況、施工安裝情況以及后期維護等影響，沒有哪一款液位計可以在實際應(yīng)用中達(dá)到屢試不爽的效果。 本文所闡述的帶內(nèi)浮頂儲罐的液位計選型設(shè)計亦是如此，由于受內(nèi)浮盤的制約，需考慮的因素相對普通儲罐液位計選型設(shè)計要多一些，筆者旨在探討在該特定場合下液位計選型的可能性，以期獲得廣大工程技術(shù)工作者的指正。