二硫化碳儲罐專用磁翻板液位計的改造

 

     磁翻板液位計的結構及工作原理二硫化碳是粘膠纖維生產中一種重要原料，用于與堿纖維素反應生成纖維素磺酸酯，纖維素磺酸酯溶解于稀堿液中制備紡絲粘膠。二硫化碳易燃易爆有毒，在水中的溶解度很小( 20℃時僅為 0. 2% ) ，比重大 ( 1. 26g /cm3) ，運輸、儲存時多用水封。水封給二硫化碳液位的測量帶來了極大的難度，精準的測量液位成為二硫化碳安全使用過程中的關鍵。 1. 1 水封二硫化碳液位傳統的測量方法傳統水封二硫化碳儲罐液位測量主要是人工法測量，用 4 米長 ( 視罐體高度有區別)的銅棒，整段涂抹油漆或者黃油，整根銅棒通過檢測口，自上而下插入罐底，取出銅棒后，將銅棒置于標尺上，因二硫化碳為有機溶劑，被二硫化碳接觸的油漆或者黃油會被溶解，觀察銅棒上涂抹的油漆被溶解了多長，就說明罐內二硫化碳有多高，這種檢測方式的優點在于準確，缺點在于會造成少量二硫化碳揮發污染環境，并且員工置身于危險環境中頻繁測量，工作量增大。

 

     大多數有二硫化碳儲罐的企業使用人工法測量，為提升裝置的本質安全，部分企業安裝磁懸浮翻板液位計，但是頻繁發生故障，無法正常使用。 

 

1. 2 磁翻板液位計的結構及工作原理

 

     磁翻板液位計的結構及原理如圖 1 所示。

     頂裝磁性翻板液位計由本體管 ( 以法蘭面為界分為上、下導管) ，翻板箱 ( 由紅、白雙色磁性小翻板組成) ，浮子 ( 由磁性浮球 +浮球連桿 + 底部的浮球組成) 等組成，其工作原理為: 容器內的浮球 ( 按不同介質和壓力針對研制) ，在下導管中隨液面高度的變化而上下浮動并通過連桿使磁體在上導管內上下移動，促使本體管外的翻板翻動并用紅、白顏色來指示液位高度。當液位上升時翻柱由白色轉變為紅色，當液位下降時翻柱由紅色轉變為白色。指示器的紅白交界處為容器內部液位的實際高度，從而實現液位清晰的指示。

 

     圖 2 為水封二硫化碳儲罐安裝磁翻板液位計后的二硫化碳輸入和輸出的工藝流程圖。二硫化碳輸入即為黃化機加碳結束后壓碳水泵停運，多余的碳順著管道回流至儲罐和外來二硫化碳輸送至儲罐的過程，此時二硫化碳液位上漲，壓碳水順著管道被壓回壓碳水桶內，儲罐

二硫化碳液位顯示應隨著二硫化碳液位的上漲而升高; 二硫化碳輸出即為黃化反應前通過壓碳水將二硫化碳輸送至黃化機，此時啟動壓碳水泵將水壓入二硫化碳儲罐內通過水壓將二硫化碳輸送至黃化機，儲罐二硫化碳液位顯示應隨著二硫化碳液位的降低而降低。 

3 傳統磁翻板液位計投用后存在問題

 

     我公司在二硫化碳儲罐加裝頂裝磁翻板液加裝液位計取代人工測量，快速、直觀，并且價格較低，可實現遠傳和調節。 2 水封情況下二硫化碳輸出/輸入的工藝流程位計，由于沒有考慮到現場兩種液 － 液 ( 水和二硫化碳) 介質的特殊性，導致液位計到廠安裝后不能滿足實際的使用要求。

 

     傳統的磁懸浮翻板液位計在使用中存在以下問題。

 

     廠家提供的液位計磁性浮球不接觸水時比重為 1. 12，介于壓碳水 1. 0 和二硫化碳 1. 26的比重之間，即比水重比二硫化碳輕。將此液位計在現場安裝后進行試驗，儲罐液位控制在80% 。常壓狀態時，人工測量為 2. 3m 時液位計顯示 1. 6m，浮子浮不起，二硫化碳界面呈虛低狀態，如圖 3( a) ; 加壓狀態時水位上升，人工測量為 2. 0m 時液位計顯示 2. 5m，出現浮子整體浮起，二硫化碳界面呈虛高狀態，如 圖 3( b) ，泄壓時氣體膨脹推動水位和浮球迅速下降，存在撞擊底部的風險。

     由于二硫化碳儲罐內壓力的變化，壓碳水進入本體管內部與本體管內部的氣相共同作用于浮子，改變了浮子的受力平衡，導致浮子下部的浮球所處位置偏離了液 － 液界面，造成測量失真。

 

 4 改進措施

     要實現磁懸浮翻板液位計的正常使用需要進行兩方面的改進:

 

      ( 1) 消除本體管內的氣體，使磁性浮球始終浸沒在水中實現上部磁性浮球始終在水里，就要保證本體管內沒有空氣。由于本體管上端是全密封的，無法排氣。我們將本體管頂部開孔，焊接一根 10mm 直徑的排氣管并安裝承壓 10MPa的球閥保證密封性。在罐體內進壓碳水時，將排氣閥打開排盡本體管內的空氣，待本體管內空氣排盡后關閉排氣閥，這樣就實現了磁性浮球始終浸沒在水中。

 

      ( 2) 對浮子的重量進行改進，實現浮球始終在液 － 液界面移動

磁性浮球浸沒在水中之后，為實現浮球始終在液 － 液界面移動，需對整支浮子的比重進行重新計算。經與廠家技術人員溝通后確認磁性浮球體積因需要保證磁性而無法改變，因此調整浮子的比重只能通過改造下浮球完成。故而改造的關鍵在于對下浮球的重量、體積進行準確計算，保證整支浮子的比重在水和二硫化碳之間，zui終經過試驗將整支浮子的比重確定為 1. 15，就可準確反映出二硫化碳與水的界面變化情況。圖 4 為液位計投用后的現場簡圖。

     上述新型磁懸浮液位計［1］，在使用過程中隨著壓碳水的流動帶進部分的空氣，會對液位計的靈敏性造成一定的影響。為了增加液位計的靈敏度，通過排氣操作就可以恢復液位計的正常功能。

 

     具體做法: 在壓碳水進入二硫化碳儲罐的過程中，將磁懸浮翻板液位計頂部的排氣閥微開，當頂部的水呈直線型時關閉手閥即可。由于空氣密度比水和二硫化碳小的多，所以通過排氣完全可以保證排氣徹底，且不會將二硫化碳從儲罐底部攜帶出來。 5 新型磁翻板液位計使用效果現場試驗成功后，與廠家聯系將其他的磁翻板液位計進行改造，安裝投用至今使用正常。

 

     （1) 將液位計測量和人工測量結果多次進行對比，偏差不超過 1cm。該測量方法的準確性、靈敏性以及費用投入均占了絕對優勢，有效解決了水封二硫化碳儲存的液位測量問題。

     ( 2) 新型磁翻板液位計刻度清晰，目測方便，工作人員可以遠觀儲罐的液位顯示，擴大了人員與儲罐之間的安全距離，整個體系處于密封狀態，杜絕了二硫化碳揮發的風險。同時該液位計操作簡便，工作人員在發現浮球遲鈍時只需要微開排氣閥進行排氣，排氣后即可正常使用。