摘要：安全、環(huán)保、高性能儀表對保障化工企業(yè)的安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。本文以邢臺礦業(yè)集團(tuán)金牛鉀堿分公司液氯罐區(qū),高危工況下的儀表應(yīng)用為實(shí)例，向業(yè)內(nèi)闡述外測液位儀這種技術(shù)儀表的性能,與業(yè)內(nèi)企業(yè)共享。
關(guān)鍵詞：外測液位儀；液氯儲罐；應(yīng)用
一、前言
現(xiàn)場儀表測量等同于人的感官判斷系統(tǒng)，能直觀地反映各種工藝的變化情況，以便于化工操作人員及時(shí)地掌握相關(guān)技術(shù)參數(shù)，做出判斷，從而可以及時(shí)采取有效的調(diào)整措施。因此現(xiàn)場儀表測量對保障企業(yè)的安全生產(chǎn)，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展起著重要作用。特別是在惡劣的條件下如劇毒、強(qiáng)腐蝕，易燃、易爆的工況中隨時(shí)都潛伏著致命的危險(xiǎn)，目前使用的儀表在這些方面還存在著許多缺陷，化工企業(yè)迫切地需要一次儀表新技術(shù)的革命。如何能杜絕或是大限度地減少這種危險(xiǎn)發(fā)生的機(jī)率，是對儀表監(jiān)控行業(yè)的一大挑戰(zhàn)。離子膜鉀堿生產(chǎn)裝置中的液氯罐區(qū)是企業(yè)安全生產(chǎn)的重中之重，其液氯介質(zhì)具有的劇毒特性，遇水氣產(chǎn)生的強(qiáng)腐蝕性均對生命有著巨大的威脅，氯氣一旦泄漏，后果不堪設(shè)想，因此能否選好此工況條件下的控制儀表是企業(yè)安全生產(chǎn)的重要保證。
二、 液氯儲罐的液位測量
1 、液氯儲罐液位測量的工藝條件
離子膜鉀堿生產(chǎn)裝置中的液氯儲罐，工況操作溫度-25℃ ，壓力0.2MPa～1.6MPa，量程0～2200mm，黏度0.6mPa.S。在這樣的工況條件下，液位測量成為生產(chǎn)中重要的參考參數(shù)， 要求控制儀表能在一定的精度范圍內(nèi)進(jìn)行可靠的顯示，能靈敏地對液位變化進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定的跟蹤。以便工藝操作人員根據(jù)其指示參數(shù)和工藝需要及時(shí)調(diào)節(jié)液氯的輸出、輸入。
2 、示例應(yīng)用與分析
各種液位儀的分析比較根據(jù)多年的儀表工作經(jīng)驗(yàn)積累，液位儀大體分為以下幾種：
a.伺服液位儀：利用馬達(dá)帶動力傳感器，測量浮子的受力情況來確定液位變化情況；
b.雷達(dá)液位儀：根據(jù)雷達(dá)電磁波測距原理；
C.射頻導(dǎo)鈉液位儀：從罐頂開孔處將探測桿插入液體中，利用導(dǎo)鈉及電容的變化計(jì)算液位；
d.壓差式液位儀：測量液體底部與上方氣體的壓力差， 算出液位；
e.超聲波液位儀：聲納原理，從罐頂開孔處用超聲波測量液位高度。
以上不同原理的液位儀表已在化工、石化、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，可以說是液位儀表的主力軍，在一般的工況條件下以高性價(jià)比贏得了認(rèn)可。但在液氯儲罐液位測量的工藝條件下，他們的工作原理與安裝方式卻存在著嚴(yán)重的缺陷，它們常常因?yàn)橐韵聨c(diǎn)原因而導(dǎo)致測量不準(zhǔn)和時(shí)常損壞，甚至因氯氣泄漏難以為安全生產(chǎn)提供可靠的保障：
l、在壓力儲罐上開孔，采取法蘭連接為氯氣泄漏留下隱患；
2、儀表關(guān)鍵部件與介質(zhì)直接接觸，因部件遭受腐蝕，導(dǎo)致?lián)p壞；
3、維修過程中，需停產(chǎn)清罐，徒增維護(hù)成本，延誤生產(chǎn)，甚至可能導(dǎo)致剩余氯氣泄漏，危害人身安全。
面對這樣的技術(shù)難題，河北省邢臺礦業(yè)集團(tuán)金牛鉀堿分公司作為一個(gè)剛跨入氯堿行業(yè)的化工企業(yè)，我們一直試圖尋找一個(gè)適合液氯儲罐液位測量的解決辦法。2005年6月，我們獲得了西安定華電子有限公司生產(chǎn)的外測液位儀的信息，經(jīng)過對其測量原理及安裝方式的仔細(xì)研究，認(rèn)為非常適合液氯儲罐這種危險(xiǎn)設(shè)備的液位測量。
三、外測液位儀原理
ELL外測液位儀是利用對人體無害的微振動分析，在容器壁外側(cè)液面以下部位連續(xù)測出液面的精確高度，而不接觸容器內(nèi)的液體和氣體。因此極為安全可靠，安裝維護(hù)特別方便，是綠色環(huán)保儀表?？蓮V泛用對于各種容器內(nèi)液面的連續(xù)精確測量。外測液位儀為智能化的現(xiàn)場變送器式儀表， 儀表隔爆主機(jī)安裝在被測容器附近。儀表測量頭緊貼在容器外壁上，檢測容器壁上的微小機(jī)械振動，變?yōu)殡娦盘杺魅藘x表主機(jī)。在主機(jī)內(nèi)將信號變?yōu)閿?shù)字后送入CPU，使用定華公司的專有人工智能算法對其分析，計(jì)算出液面高度。從容器壁外側(cè)檢測到的微小機(jī)械振動波形的特性是由液體振動特性和容器振動特性決定的。此振動波形經(jīng)用定華公司專用算法處理后可以得到它的液位特征量y。液面的測量高度hm與y以及液體溫度t之間有下述數(shù)學(xué)模型表述的關(guān)系：
hm=h(f(a，t)y)
a ——液體特征系數(shù)
t ——液體溫度
y ——振動波形的液位特征量
該儀表主要分兩部分，一是測量頭，二是主機(jī)。測量頭直接吸附在容器壁外側(cè)，負(fù)責(zé)收集信息；主機(jī)安裝在被測容器旁，負(fù)責(zé)分析計(jì)算。測量頭與主機(jī)之間用電纜連接，主機(jī)表頭配有接線盒(易燃易爆場所配有隔爆型接線盒)分別連接來自液位及溫度測量頭、主機(jī)和控制室的信號及電源電纜。主機(jī)供電為DC24V ，4～20mA隔離標(biāo)準(zhǔn)輸出，可與PLC、調(diào)節(jié)器、記錄儀、DCS系統(tǒng)配套使用，儀表設(shè)定采用專用磁筆，從儀表透明窗外操作五個(gè)磁性鍵，輸入各種參數(shù)。
四、外測液位儀性能特點(diǎn)
ELL (ELL-FI-SE型和ELL-FI-AE型)系列外測液位儀從罐外連續(xù)、精確地測量罐內(nèi)的液位，不接觸罐內(nèi)的液體和氣體， 實(shí)現(xiàn)了真正的隔離測量。
1、測量范圍寬，可達(dá)30米，測量精度高，可達(dá)設(shè)定滿量程的±0.2％
2、可用于苛刻的環(huán)境：可測量任何壓力的液體?？蓽y量毒性最劇烈的液體?？蓽y量腐蝕性強(qiáng)的液體?？蓽y量要求無菌的或高純度的液體?？蓽y量易燃、易爆、易泄漏、易污染液體。
3、安全：在測量有毒害、有腐蝕、有壓力、易燃易爆、易揮發(fā)、易泄漏的液體時(shí)， 由于測量頭和儀表都在容器外，所以安裝、維修、維護(hù)操作時(shí)不接觸罐內(nèi)的液體和氣體，非常安全。即使在儀表損壞或維修狀態(tài)下，也沒有引起泄漏的可能。
4、環(huán)保：既不泄漏液體，也不泄漏氣體，決不污染環(huán)境， 是綠色環(huán)保儀表。
5、方便經(jīng)濟(jì)：安裝時(shí)不必在容器上開孔，不用法蘭盤，不用連通管，可以不必動火，隨時(shí)安裝調(diào)校，不必停產(chǎn)，只需將測量頭從容器外用測量頭專用的磁性固定器或粘合劑固定在容器外壁， 經(jīng)過簡單的接線，即可測量，安裝、維修方便、經(jīng)濟(jì)。同時(shí)可自動進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)， 自動運(yùn)算溫度補(bǔ)償系數(shù)，無論環(huán)境溫度、液體溫度或者被測液體成分如何變化，儀表始終保證具有較高的測量精度。
6、耐用可靠：測量頭和儀表中無機(jī)械運(yùn)動部件，并嚴(yán)格密封，與外界隔離。不會磨損或腐蝕，十分耐用可靠。維護(hù)工作量很小。
7、精確：ELL外測液位儀不斷地自動校準(zhǔn)，永遠(yuǎn)保證高的測量精度。
五、使用實(shí)例
2005年7月，為確保使用效果，經(jīng)慎重考慮，我們決定先在其中一臺液氯儲罐試用西安定華電子的外測液位儀，在實(shí)際操作中體驗(yàn)該儀表的性能，如能滿足安全、環(huán)保、精確、穩(wěn)定的技術(shù)要求，我們將在液氯儲罐區(qū)中全面應(yīng)用。
2005年8月，現(xiàn)場提供了24vDC電源后廠方實(shí)行了在線安裝，在不影響設(shè)備正常運(yùn)行的情況下只用了半天時(shí)間，儀表就安裝完畢并投入正常使用。經(jīng)過六個(gè)月的數(shù)據(jù)檢測，該儀表性能穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確，滿足液位測量及控制的需要。
經(jīng)過實(shí)踐的考核，根據(jù)液氯儲罐液位測量的工藝條件， 我們最終選擇了四臺ELL-FI-TE03M0.5溫度補(bǔ)償型現(xiàn)場隔爆外測液位儀作為液氯儲罐區(qū)的液位測量儀表。該型儀表的技術(shù)參數(shù)為一一量程：0.2～3米；精度等級：0.5％F.S.；防爆等級：Exd IIBT6；防護(hù)等級：WF1，IP65 ；外部引線：四線制；供電電源：24vDC／10W ；模擬輸出：隔離4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號；儀表工作溫度：一30℃ ～55℃ ，符合液氯儲罐液位測量的工藝條件。該儀表安裝時(shí)只需將液位測量頭安裝在容器底部，不用在容器上開孔，就可以精確測量出容器中介質(zhì)的液位，從而防止了其他液位計(jì)因在罐體上開孔而造成液氯泄漏的可能，消除了在對儀表進(jìn)行檢修時(shí)可能對人體造成危害的事故隱患，對公司的安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)提供了有力保證。
結(jié)束語
ELL外測液位儀在液氯儲罐上使用近三年來，運(yùn)行穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確，為崗位的工藝操作提供了可靠的依據(jù)，大限度地隔離有害介質(zhì)同儀表和維修人員的接觸，對公司的安全環(huán)保，職業(yè)衛(wèi)生與健康提供了有力的保障。
