引言

化工工業生產中，儲罐通常被用于物料循環液的存儲，是整個生產過程中很重要的輔助裝置。其內部介質的液面高度是整個工藝控制過程中的一個重要工藝參數。在眾多物料儲存系統中，需要對儲罐物料的物位進行跟蹤和監測，并將測量的數據如實反饋到SIS 系統中進行監控及聯鎖控制，從而保證系統的安全運行［1］。某精細化工廠的液氯槽車液位與三氯化磷生產有著重要的電氣聯鎖，因此液位計是否真實反映槽車液位并反饋到 SIS 系統，關系到生產的穩定和安全。

 

該精細化工廠考慮到液氯存儲的的危險性，創造性地利用移動式液氯槽車當作生產儲罐使用，液氯槽車進入液氯倉庫后，車頭與罐式集裝箱脫離，車頭離開液氯倉庫，罐式集裝箱通過鶴管與三氯化磷生產裝置連接，液氯用完后車頭牽引罐式集裝箱離開液氯倉庫，

 

如此反復。針對該種液氯使用的特殊性，本文從工程設計角度闡述了槽車液位測量儀表的選型、安裝及使用。

 

1 液氯槽車液位計的選型

液氯槽車的特殊應用決定了其液位儀表選型的特殊性，傳統的浮球類液位變送器，因其內部結構中有測量桿和浮球，移動式液位槽車在公路運輸中的顛簸可能會造成測量桿被液氯攪動變形，從而導致測量桿和浮球卡阻。非接觸式測量的雷達或超聲波液位計測量原理是“時間-行程”原理，采用發射-反射-接收的工作模式，能量被反射回來后，通過探頭識別，經過電子單元進行信號處理，從而實現探頭表面到被測液面的空間距離測量，從測量原理上此類儀表可以使用于液氯槽車液位測量。但是，因其需要法蘭或螺紋式安裝，這些類型的液位計需要固定安裝在槽車上，槽車的移動特性使得這些儀表的信號接入廠區的 SIS 系統實現起來比較困難，即使采用線纜航空插座接頭，接頭兩側的信號線接觸的可靠性也并不能得到完全保證，因為液位信號多采用 4 ～ 20 mA 電流傳輸，信號線纜連接不可靠會造成液位信號傳輸失真甚至中斷。磁翻板液位計不需要容器另外開孔，磁性吸盤安裝于容器底部即可，探頭與儀表采用信號電纜連接，每輛液氯槽車進出卸車位前后，只需要將磁性吸盤探頭固定、拆除即可。儀表持續帶電在線狀態，探頭人工切換后，液位信號即可傳輸進入 SIS 系統，以便對液氯槽車使用液位情況進行實時監控［2］。所以在此種特殊工況下，只有磁翻板液位計這種儀表類型適用。液位計測量系統圖如圖 1 所示。

2 磁翻板液位計的原理

磁翻板液位計采用聲吶測距原理，利用外貼在容器壁外部的專用探頭采集聲吶信號，以專用聲吶波處理技術為系統內核，采用xianjin的高速信號處理技術，利用專用算法精確計算出容器內的液位。計算出的液位值就地顯示并輸出遠傳信號。儀表可通過 4 ～ 20 mA模擬信號、HAＲT、ＲS-485 等接口將測量結果輸出至控制系統，同時也可以通過 HAＲT、ＲS-485、紅外等接口進行在線調試。

 

測量液位時，聲吶波信號從探頭發射出去，經過液面反射回來后由探頭檢測到回波信號。回波信號經專有算法處理后計算出時間 t，系統根據下式計算出液面高度［3］:

式中: H 為液位高度，v 為聲吶波在液體中傳播的速度，t為聲吶波從發射到返回所用的時間，tg 為聲吶波在罐壁中的傳輸時間，a 為修正系數。

 

3 磁翻板液位計的性能

( 1) 安全性高。磁翻板液位計實現了真正非接觸測量，使安裝維護更簡單方便。

( 2) 盲區小。當液位較高時，使用較高的功率，當液位較低時，使用較低的功率，自動切換探頭功率，既增大了測量量程，又減小了測量盲區，從而實現了小盲區，甚至是無盲區的測量。

( 3) 精度高。通過自帶的底部界位假波抑制功能，自動功率控制算法，自動采樣速率控制算法等功能大幅度地提高測量精度，絕對精度可達 1 cm。

( 4) 假波抑制功能強。儲罐底部可能會有其他介質，其形成的分界面會影響信號的傳輸，從而影響正常測量。此功能會自動識別出假波，跳過假波，尋找真正的回波信號。

( 5) 自動校準和自診斷功能。磁翻板液位計具有的自動校準功能，克服了傳統液位計長時間使用后精度降低的問題。其對自身工作狀態及硬件診斷功能，增加了磁翻板液位計的可靠性與穩定性［4］。

( 6) 溫度實時校準。液位計可實時測量儲罐溫度，進行一定程度的溫度補償，對于測量介質進行聲速補償，進一步提高測量精度。

( 7) 全量程實時跟蹤。不論是空罐還是有液，不管液位的高低，液位計可以全量程實時跟蹤，空罐進液不需要重啟。

( 8) 安裝調試簡便。液位計高度智能化，現場安裝調試工作大幅減小，實現傻瓜式安裝。

 

4 硬件安裝及軟件設置

用砂紙在液氯槽車平底部表面打磨出不小于 100mm 的圓形平面，表面應平整，無油污，無細小顆粒。取出探頭，在探頭表面均勻涂抹一層 2 ～ 3 mm 厚硅脂，將探頭緊貼打磨光滑區域，慢慢轉動，保證硅脂間無氣泡，確認信號滿足要求后，將探頭固定座吸附在槽車罐底，取掉鎖緊接頭的螺帽進行穿線，并接入儀表。SC-WYLXWM3NBHD 軟件部分參數設置主要包括以下部分［5］:

( 1) 主探頭基本設置: 設置主發射時長，主發盲區開始點，主發射頻率，主盲區窗。

( 2) 主探頭高級設置: 設置主增益類型，主增益方式，主高度上下限，主搜索門限，主包絡寬度。

( 3) 系統主設置: 設置默認聲速，量程，遷移量，盲區，濾波長度，濾波因子。

( 4) 系統校準設置: 設置校準距離，校準周期，探頭高度，探頭高度偏移，上次校準聲速，聲速上偏移。詳細儀表軟件設置流程圖如圖 2 所示。現場儀表 調 試 完 成 后，實 際 的 測 量 界 面 如 圖 3所示。

 

5 儀表通信

液位計探頭與儀表之間使用專用 ＲS-485 通信線進行連接，儀表接收探頭傳輸數據，經過儀表內電子模塊進行信號處理，從而實現探頭表面到被測液面的空間距離測量。測量出的液位信號通過儀表輸出 4 ～ 20mA 電流信號接至 SIS 系統模擬量輸入模塊。儀表參數除了可使用附帶紅外遙控器按鍵設置外，還可以外接 HAＲT 手操器進行外部參數設定，而且可以通過自帶軟件進行液位計波形診斷和自動修正。

 

6 結語

選用 SC-WYLXWM3NBHD 型磁翻板液位計實現移動式液氯槽車液位監測，安裝調試和后期維護量小，使用靈活方便，抗干擾能力強，能夠及時有效地反映真實的液位高度。安裝調試完成后，液位測量精度達到 ± 5 mm，測量過程安全穩定，測量數據精確度高，數值可靠，給工藝安全生產提供了有力地保障。磁翻板液位計有效地解決了傳統液位計在測量過程中出現的不足，節約了人力和資源成本。儀表運行可靠，在實際現場生產應用中，未發生過因為儀表故障導致信號丟失或失真的事件。經過實際應用證實，磁翻板液位計適用于化工移動式儲罐的液位測量，具有很高的推廣和實用價值。