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    山猫直播等儀液位儀表在粉煤加壓氣化裝置中的選型與分析

    發表時間:2019-10-30   點擊次數:471 技術支柱:1560-1403-222

    液位測量是粉煤加壓氣化裝置自動控制系統的重要組成部分,在對液位計詳細分類的基礎上,對粉煤加壓氣化項目中常用的液位計進行了綜合對比。詳細闡述了滾位計的選型步驟,并針對粉煤加壓氣化工藝,結合各液位計的測量真理,完成了差异介質的儀表選型,并根據現場實際利用成绩,對部分液位計的選型進行了解析與改進。

    粉煤加壓氣化工藝,是此刻廣泛應用的煤氣化技術,是原料煤粉經過磨碎干燥后,加壓輸送至航天氣化爐內,與氧氣、蒸汽反應,天生有效成分為氫氣、一氧化碳的粗合成氣的過程。整個煤氣化項目的工藝流程較長,涉及的工藝介質多,現場工況復雜,其中须要進行液位測量的介質主要有:汽包水、燒嘴冷卻水、灰水、渣水、粉煤等,分別對應区别的容器設備,對測量精度的要求也各不相同。針對不同的測量要求與測量條件,合理選擇適合的液位計,以保證良好的測量效果。

          1 常用液位計的性能對比
           而今在粉煤加壓氣化項目中常选取的液位計類型主要有: 山猫直播、差壓式液位計、雙法蘭式差壓液位計、磁致伸縮液位計、雷達液位計等。這幾種液位計各有特色,都存在著一定的優勢與不足,性能對比結果見表 1 所列。

    2 液位計的選型與分析改進
         同 在進行液位計的選型時,除了要滿足 HG/T20507--2014{HG/T20507--2014 自動化儀表選設計規范」中有關液位計選型的規定外,應從以下幾個方面來綜合考慮:

    1)*先要確定被測介質,包括介質的類型、狀態、工藝參數、是否潔凈、是否有腐蝕性、是否導電等。

    2)確定被測介質所在的容器或設備,包括是敞口還是密閉容器,容器的直徑、長寬高、壁厚、保溫層外形尺寸等,是否可以開孑L等。

    3)確定測量要求,包括測量精度、測量范圍、可靠性、是否參與聯鎖控制等。

    4)考慮經濟因素,包括儀表的購置成本、安裝費用、長期運行維護的費用等。在實際項目設計過程中,要按照以上4個步驟綜合考慮,完成液位計的合理選型。

    山猫直播的應用圖示

    2.1潔凈水液位測量

    在粉煤加壓氣化工藝流程中,冷卻水、冷凝水是干凈潔凈的介質,測量該介質的液位如無特殊情況,選用普通的差壓式液位計即可。差壓式液位計是利用流體靜力學原理,通過測量流體的壓差來計算出液位的高低,其測量原理如圖1所示。這種方法簡捷、方便,但是準確度與穩定性不高,而且測量結果受到介質密度的影響,為滿足測量精度常需要進行補償或采用組合式儀表測量方案。

    山猫直播的應用圖示

    2.1.1燒嘴冷卻水罐液位的測量
    對于少少重要的場合,如燒嘴冷卻水罐,由于其液位需要參加聯鎖控制,在設計時采取 3 臺差壓液位變送器,并配備 1 臺就地顯示的玻璃管液位計或山猫直播。 3 臺差壓液位計“ 3 取中”或“ 3 2 ”參與聯鎖順控,地液位計除了能在現場直觀的顯示出液位外,與差壓液位變送器檢測的液位值進行互校,進一步保證測量的準確度。

    山猫直播

    2.1.2 汽包液位的測量
    需要特別注意中壓汽包液位的測量,汽包內的介質主要為蒸汽與汽包水兩相,溫度zui高可達 450 ℃,壓力為 5.4MPa 。在以往的設計選型時,為補償汽包內溫度、壓力對測量結果的影響,對普通差壓式液位計加裝了雙室平衡容器。雙室平衡容器差壓式液位計的測量原理:使用 T 形連通器汽包內的水位產生的壓力與平衡室內形成的參比水柱產生的壓力進行,從而得到實際液位的差壓值。

    原設計方案是對汽包設置 2 組液位測量儀表, 1 組是 3 臺雙室平衡容器差壓式液位計,“ 3 取中”參與液位控制,“ 3 2 ”參與安全聯鎖;另 1 組是 2 臺山猫直播,對稱安裝在汽包兩側用于地直觀顯示,并綜合考慮項目所在地環境溫度的影響,對均衡容器、凝汽室、上下引管、連通管均选拔必要的保溫伴熱程序。這樣的選型設計,雖然能夠滿足測量準確度的要求,但相應增加了購置成本,并且根據項目應用的實際反饋,現場存在显露點多、安裝與維護復雜等問題。

    于是在新的伊泰杭錦旗項目中,由于項目所在地的晝夜溫差較大,冬季環境溫度低,改用側裝 3 臺磁致伸縮式液位計并配磁翻柱顯示器來替代的差壓式測量方案。磁致伸縮式液位計主要依據磁致伸縮真理而工作,工作原理如圖 2 所示,由傳感器電路沿磁致伸縮線 ( 波導絲 ) 發出電流脈沖,在磁致伸縮線周圍变成環形磁場,當其與浮子內的永磁鐵產生的縱向磁場發生疊加時,會在浮子位置產生 1 個扭轉脈沖回傳至傳感器的探頭。測量起始脈沖與返回脈沖的時間差來定浮子的地方,即液面的地方。

    磁致伸縮液位計具有精度高、运用壽命長、無需調零校準、易維護、安全性高级優點,但是在安裝時要注意:探測桿要保證垂直,不能折彎;做好接地屏障工作,省得電磁干擾影響測量成效。

    山猫直播的應用圖示

    2.2 / 黑水液位測量
    在粉煤加壓氣化項目中,必要測量黑水介質液位的容器主要有:氣化爐激冷室、合成氣洗滌塔、高壓閃蒸罐、低壓閃蒸罐等。涉及灰水介質液面測量的設備主要有:灰水槽、渣鎖斗沖洗水罐等。這類介質的是臟污、含有懸浮固體顆粒、黏度高、具有腐蝕性,普通的差壓液位計難以滿足此種介質的測量,常选取非直接接觸的測量方式。

    2.2.1 密閉容器
    以氣化爐激冷室與合成氣洗滌塔為例,根據實際工況,其壓力在 4MPa 左右,溫度高達 200 ℃,均為密閉的容器,對壓力的干擾敏感,且罐體尺寸高,因而雷達液位計不適用。經過綜合考慮,對這類介質選用雙法蘭式差壓液位計并加裝吹掃沖洗裝置的測量方案。同理,因为這兩種設備的液位是重要的控制與平安聯鎖信號,因此选择 3 臺液位計聯合測量的方式。

    1) 雙法蘭式差壓液位計。隔阂密封式差壓液位變送器與普通差壓式液位計相比,可通過毛細管來傳導雙法蘭隔離膜片上感測到的壓差,送至變送器轉換成標準信號輸出。根據現場的實際运用成果,雙法蘭差壓液位計基本能夠滿足測量與控制的要求,但是存在著少少短处:

    a)毛細管的長度不能過長,單根一般不超過10Ill_,否則在測量時受溫度的影響較大會產生誤差。而罐體尺寸高度一般都在5m以上,布置安裝變送器時需要慎重考慮以免單側毛細管過長。

    b)毛細管內填充液受環境溫度的影響,對于有極端溫度及晝夜溫差較大的地區,如內蒙古等,還要考慮對毛細管的保溫。

    C)對膜片的材質要求較高。為防止腐蝕與氫脆現象,需要選用316L鍍金膜片,成本較高。同時由于介質的易沉積性,在加裝沖洗吹掃裝置后,仍然需要定期清理更換膜片,以保證測量精度。


    2) 改進的電子遠傳液位變送器。在后續的項目中拔取改進的電子遠傳液位變送器,其測量意思如圖 3 所示。該種電子遠傳液位變送器撤除了傳統的毛細管引壓方式,运用主、副 2 個壓力傳感器,安裝于容器的底部與上方,用來測量坎坷壓側的壓力。 2 個壓力傳感器以 CAN 總線的方式連接到沿途,而且副傳感器接收到的壓力信號傳至主傳感器中進行差壓計算,計算完成后轉換成標準的 4 20mA 信號輸出。

    山猫直播的應用圖示

    目前在伊泰杭錦旗項目上運用了該種設計方案,采用羅斯蒙特 3051SERS 電子遠傳變送器系統, 2 3051SAM 壓力變送器加上 1199 系列密封系統。它的優勢在于:
    a) 撤退了導壓管與毛細管,不需要進行額外的保溫伴熱步骤,簡化了設備的安裝,減少了裝置的“跑、冒、滴、漏”現象,降低了現場儀表的維護工作量,全面提高了整個裝置的環保質量。
    b) 采用電子遠傳系統,使用 CAN 總線替代了傳統的機械管路,縮短了響應時間,減少了測量誤差的積累,而且測量結果不再受到環境溫度的影響,保證了測量的準確性與穩定性。
    C) 不需要進行零點遷移計算。 d) 電子遠傳液位變送器系統除了液位計算之外,還供给額外的過程優化控制信息,如來自每個壓力傳感器讀數的訪問、液位或體積測量的比例輸出等,提高了儀表的可用性。

    2.2.2 敞口容器
    當測量敞口容器臟污介質的液位時,宜選用非接觸的雷達液位計。雷達液位計是基于電磁波反射道理來測量液位,通過向液面發射電磁波并接收反射回波,通過檢測發射波與返回波的時差或頻率計算出液面的高度。雷達液位計主要分為兩大類:發射固定頻率電磁波的脈沖型雷達液位計;發射連續波的連續調頻式雷達液位計。脈沖式雷達液位計依據結構的区别能够分為兩種:天線型和導波型。天線型雷達液位計选拔天線發射電磁波,而導波型雷達液位計則通過桿式或纜式導波管來發射電磁波。在進行雷達液位計的選型時,须要針對不同的實際工況擇優選取zui適合的雷達液位計類型。

    粉煤加壓氣化項目中,沉渣池為样板的敞口常壓容器,在進行液位計的選型時,因为介質是臟污懸濁的渣水,為避免與介質接觸,選用天線式的脈沖型雷達液位計。天線的形势選擇喇叭口式,喇叭口式的天線開口尺寸小且聚集成效好,是如今zui常选拔的天線地势,在容器頂部法蘭安裝。

    3 結束語
    雖然液位計的種類復雜多樣,測量意思各有所长,測量精度、使用壽命與便捷程度都在增強,但是并沒有萬能的液位計,都有其自己的優缺點及適用的范圍。在實際利用中,必要緊密聯系項目實際條件,根據分别的工況環境、測量要求等,綜合液位計自身的特點與適用性,并結合現場實際應用經驗與成果,合理選擇性價比zui高的液位計。


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