液位計在石化罐區中的應用

【摘要】介紹單法蘭液位計、雷達液位計、磁翻板液位計的原理、特點，以及它們在石化罐區中不同儲罐和不同介質中的應用

        在石化行業的罐區里，儲罐種類繁多，包括:球罐、內浮頂罐和固定頂罐。儲罐的容量大小不等。存儲的介質有粘度大且流動性差的原油和渣油，有介電常數較小的液化烯烴，有腐蝕性強的酸性物質等。對于這些儲罐的液位測量，常用的有法蘭式液位計、雷達液位計、伺服液位計和光導液位計，筆者分別介紹各類液位計的原理、特點以及在石化罐區不同儲罐和不同介質中的適用性，以獲得更加準確的測量結果，保證裝置的正常和安全生產。

1、法蘭式液位計
        單法蘭液位計是根據液位產生的壓力與液位高度成正比的原理進行液位測量的，通過壓力反映液位的高度H，即H = p /ρg，其中ρ 是介質密度，p 為液體產生的壓力。可見，液位的高度和介質的密度有關聯，但密度往往隨溫度變化而變化，從而使液位也發生變化。表1 是乙醇壓力為50kPa 時，在不同溫度下對應的液位高度。可以看出，不同溫度導致密度不同，對液位高度的測量結果影響也很大。

        對于帶壓儲罐，單法蘭液位計不再適用。儲罐底部的壓力是罐內壓力與液體產生壓力之和，單法蘭液位計無法區分是液位變化還是儲罐內壓力變化引起的液位高度變化。在這種情況下可使用雙法蘭液位計，在儲罐頂部氣相空間的位置設置一個取壓口，通過上下兩個取壓口之間的壓力差來測量液位。單﹑雙法蘭液位計的價格比雷達液位計、伺服液位計和光導液位計要便宜得多，對于液位測量要求不高的儲罐建議采用此類液位計。

        另外，不同型號的單、雙法蘭液位計都適用于粘稠、易結晶、強腐蝕或劇毒性的介質。錦州開元石化有限責任公司的2 000m3 的渣油常壓儲罐，由于工藝對液位測量精度要求不高，就使用的是插入筒式單法蘭液位計，現場使用狀況良好。

2 雷達液位計
        雷達液位計在測量過程中雷達發射電磁波，這些波經被測對象表面反射后，被天線接收。
        目前，雷達液位計普遍采用調頻連續波( FMCW)技術，即在一定時間發射呈線性變化的頻率。由于電磁波的傳輸速度為常數，通過測量發射某一頻率和接收到該頻率的時間，就可以計算出罐的液面空高距離D。設定罐高度H 后，雷達液位計的內部軟件就可以計算出液位的高度L = H － D。在選擇雷達液位計時，要考慮的一個參數就是介電常數。雷達液位計的測量效果會受到介質介電常數值的影響。為了便于理解介電常數，可與“電介質”聯系在一起。“電介質”是電導率低的物質。電導率低，介質的絕緣性好，或者說介電常數低; 電導率高的，介電常數就高，介電常數越高，雷達反射信號越強，液位計的測量效果就越好。在石化罐區，對于介質介電常數小的儲罐( 如烯烴) ，使用雷達液位計測量液位時效果差，經常出現假液位現象。

         雷達液位計的測量方式屬于非接觸式，不受介質的粘度、密度和腐蝕性影響。要使雷達液位計實現準確測量，良好的安裝是必不可少的，安裝時應該使雷達波避免照射到罐里的障礙物( 如:管道、加強桿、攪拌器及物料的入口等) ，如果雷達波照射到這些強反射的金屬物體上，產生的回波會遠比介質的回波強，對介質的測量就會出現不準的現象。為了避免液面波動或其他干擾，應在儲罐里安裝雷達導波管，使雷達波在導波管里傳送。另外對于內浮頂罐，雷達可以通過導波管測量浮盤以下的液位。導波管制作時要求內壁光滑無毛刺，因為即使是很小的金屬毛刺，對雷達波的反射都要強于介質對波的反射，會對雷達產生干擾，導致誤判液面。

介質的特性也影響雷達液位計的正常使用。錦州開元石化有限責任公司的瀝青中間罐，用雷達液位計測量效果就不佳。在瀝青進入罐時，約200℃的瀝青產生量煙氣，這類煙氣對雷達的電磁波產生反射，使雷達不能正確判斷液面，致使雷達液位計的測量效果不佳。此外，瀝青煙氣會在雷達喇叭口處凝結，日久凝結成了油狀物質，而這類油狀物質又很難擦除干凈，影響了雷達液位計的準確測量。

3、磁翻板液位計
3.1工作原理
        磁翻板液位計根據浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。當被測容器中的液位升降時，液位計主導管中的浮子也隨之升降，浮子內的永久磁鋼通過磁耦合傳遞到現場指示器，驅動紅、白翻柱翻轉180°，當液位上升時，翻柱由白色轉為紅色，當液位下降時，翻柱由紅色轉為白色，指示器的紅、白界位處為容器內介質液位的實際高度，從而實現液位的指示.

3.2 安裝方式及注意事項
        請看這兩篇文章：關于磁翻板柱液位計安裝前以及安裝時的11點注意事項、
                                        磁翻板液位計在安裝使用前必須遵守的條件、
        相信看完之后一定會了解磁翻板液位計的安裝方式及注意事項。

       SCUHZ系列側裝式磁翻板液位計產品可以做到高密封、防泄漏和在高溫、高壓、高粘度、強腐蝕性條件下安全可靠地測量液位，全過程測量無盲區、顯示醒目，讀數直觀，并且測量范圍大，配上液位報警、控制開關，可實現液位或界位的上下限報警和控制，配上液位變送器可將液位界位信號轉換成二線制4~20mADC的標準信號，實現遠距離檢測、指示、記錄與控制。 

結束語
       筆者所述的3種液位計都有各自的特點、優勢、適用范圍和局限性。對于不同的應用場合，要根據具體的工藝狀況和液位計的特點與適用性進行選型，才能使液位計發揮優勢，進行相關液位的準確測量，保證裝置的正常、安全生產。