液LV儲存貯槽作為氯堿工藝重大危險源,是危險化學品重點監控對象,一般來說液LV貯槽的液LV儲存量為氯堿行業安全生產排程的重要依據,其數據與各級安監部門信息直接對接,必須受到實時監控。
液LV貯槽的液位測量反映液LV儲存量,直接指導安全生產排程。因液LV具有易揮發、與氫混合產生爆炸性混合氣體等特性,其液位測量若采用差壓測量方式易堵塞,用雷達直接測量易受揮發影響,測量效果都不理想。因此如何穩定、準確地進行液位測量,避免虛假液位出現,是關系著氯堿工藝安全生產可靠穩定運行的重要因素。
1 某氯堿廠液LV貯槽液位測量歷史某氯堿廠氯堿裝置為 2005 年建設,其中共設計 8 套臥式液LV貯槽( 設備 A ~ H) 。一直以來,液LV貯槽液位測量的可靠性成為安全生產的重點監測對象。原設計中液LV貯槽設計有現場液位計和遠傳液位計雙計量方式。其中現場液位計采用鋼簧管液位顯示,它利用液LV的特性,液LV淹沒部分的鋼簧管外部會結霜,操作人員現場觀察可判斷液LV液位,但有一定的滯后,易受溫度、濕度等影響。遠傳液位計最初選擇的是射頻導納式液位計,因絕緣和粘附導致電量變化,受介電常數變化等影響,測量可靠性不高; 后試用雷達液位計也因雷達波不能穩定穿射低溫空氣等原因,使用效果不佳; 后根據行業其他廠方使用案例,采用聲吶式外測液位計,經過使用對比,此液位計靜態測量滿足使用要求,而且液位計不接液,安裝方便,降低了使用維護的安全隱患,但在生產過程中,因液LV儲存量的實時變化,經聲吶式外測液位計測量液LV貯槽液位時有檢測死區產生,液位指示偏差嚴重影響其工藝排程。
2 聲吶式外測液位計故障分析
2.1 測量原理
聲吶式外測液位計利用聲吶回波測距原理,不接觸罐內介質,在容器壁外測量液位。測量探頭發射和接收聲吶信號,穿透容器壁在液體中形成回波,原理如圖所示,其中 L 為液面距罐底高度,V 為聲吶在介質內的傳播速度,T 為聲波發送到接收所用的時間,有 L = VT/2。
2.2 故障與分析
聲吶式外測液位計使用過程中有如下故障:
a. 空槽復裝后,液位過低時顯示盲區值不變化;
b. 儀表顯示數值與現場液位計偏差大;
c. 儀表故障報警,液位未達到校準高度( 貯槽半徑) 時,或校準探頭與罐壁間耦合劑流失時自動校準功能失效。
相應故障原因分析如下:
a. 空槽復裝后,液位在盲區 ( 滿量程的5% ~10%) 下顯示盲區值不變化,軟件不能識別
此過程變化的液位回波信號;
b. 虛假回波等干擾造成與現場液位計偏差大;
c. 校準探頭與罐壁耦合不良。
3 改進措施
針對聲吶式外測液位計使用過程中出現的故障,采用以下措施進行規避:
a. 軟件不能識別過程變化。經過聲吶式測量原理分析可知,因測量介質發生變化后,聲波在介質內的傳播速度發生了變化,具體表現為貯槽空槽復裝后液位顯示盲區值不變化的故障,原因主要是二次表不能識別低液位過程變化的回波信號,回波信號的識別需要軟件算法考慮特殊情況下的過程變量,對此需要對二次表進行數據庫升級,其中不能識別回波的表現中虛假回波對識別過程形成了干擾。
b. 虛假回波等干擾。針對虛假回波,在試驗過程中發現通過調整主機的閾值電壓,示波器檢測的回波出現可控變化,是屏蔽虛假回波等故障的有效手段,經過試驗通過調整主機的閾值電壓可屏蔽 90%此類故障,其效果如圖 2 所示。
c. 自動校準功能失效。自動校準的主要原理是通過校準探頭測量聲波在介質內的傳播速度
對液位檢測進行修正,如不能修正聲波傳輸速度,那么當介質發生變化其傳播速度相應發生變化后測量會產生偏差。該功能失效的主要原因為校準探頭與罐壁耦合不良,因長時間使用密封膠密封效果變差,導致罐壁外層氧化銹蝕,通過對設備面打磨清洗,對探頭面清洗,加裝耦合劑,固定安裝后可屏蔽 85%此類故障。
4.效果分析
在使用以上改進措施對聲吶式外測液位計進行改進后,將改進前后的效果分別列于表 1、2,經過計算后可以看出單臺設備的月故障率明顯降低。
5. 結束語
通過改進解決了某氯堿企業液LV貯槽外測式液位計頻繁出現虛假液位的問題。為確保設備穩定運行,對現有測量算法和設備進行了調整,達到了氯堿企業對液LV貯槽液位準確計量的要求。
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