引言

化工工业生产中，储罐通常被用于物料循环液的存储，是整个生产过程中很重要的辅助装置。其内部介质的液面高度是整个工艺控制过程中的一个重要工艺参数。在众多物料储存系统中，需要对储罐物料的物位进行跟踪和监测，并将测量的数据如实反馈到SIS 系统中进行监控及联锁控制，从而保证系统的安全运行［1］。某精细化工厂的液氯槽车液位与三氯化磷生产有着重要的电气联锁，因此液位计是否真实反映槽车液位并反馈到 SIS 系统，关系到生产的稳定和安全。

 

该精细化工厂考虑到液氯存储的的危险性，创造性地利用移动式液氯槽车当作生产储罐使用，液氯槽车进入液氯仓库后，车头与罐式集装箱脱离，车头离开液氯仓库，罐式集装箱通过鹤管与三氯化磷生产装置连接，液氯用完后车头牵引罐式集装箱离开液氯仓库，

 

如此反复。针对该种液氯使用的特殊性，本文从工程设计角度阐述了槽车液位测量仪表的选型、安装及使用。

 

1 液氯槽车液位计的选型

液氯槽车的特殊应用决定了其液位仪表选型的特殊性，传统的浮球类液位变送器，因其内部结构中有测量杆和浮球，移动式液位槽车在公路运输中的颠簸可能会造成测量杆被液氯搅动变形，从而导致测量杆和浮球卡阻。非接触式测量的雷达或超声波液位计测量原理是“时间-行程”原理，采用发射-反射-接收的工作模式，能量被反射回来后，通过探头识别，经过电子单元进行信号处理，从而实现探头表面到被测液面的空间距离测量，从测量原理上此类仪表可以使用于液氯槽车液位测量。但是，因其需要法兰或螺纹式安装，这些类型的液位计需要固定安装在槽车上，槽车的移动特性使得这些仪表的信号接入厂区的 SIS 系统实现起来比较困难，即使采用线缆航空插座接头，接头两侧的信号线接触的可靠性也并不能得到完全保证，因为液位信号多采用 4 ～ 20 mA 电流传输，信号线缆连接不可靠会造成液位信号传输失真甚至中断。磁翻板液位计不需要容器另外开孔，磁性吸盘安装于容器底部即可，探头与仪表采用信号电缆连接，每辆液氯槽车进出卸车位前后，只需要将磁性吸盘探头固定、拆除即可。仪表持续带电在线状态，探头人工切换后，液位信号即可传输进入 SIS 系统，以便对液氯槽车使用液位情况进行实时监控［2］。所以在此种特殊工况下，只有磁翻板液位计这种仪表类型适用。液位计测量系统图如图 1 所示。

2 磁翻板液位计的原理

磁翻板液位计采用声呐测距原理，利用外贴在容器壁外部的专用探头采集声呐信号，以专用声呐波处理技术为系统内核，采用xianjin的高速信号处理技术，利用专用算法精确计算出容器内的液位。计算出的液位值就地显示并输出远传信号。仪表可通过 4 ～ 20 mA模拟信号、HAＲT、ＲS-485 等接口将测量结果输出至控制系统，同时也可以通过 HAＲT、ＲS-485、红外等接口进行在线调试。

 

测量液位时，声呐波信号从探头发射出去，经过液面反射回来后由探头检测到回波信号。回波信号经专有算法处理后计算出时间 t，系统根据下式计算出液面高度［3］:

式中: H 为液位高度，v 为声呐波在液体中传播的速度，t为声呐波从发射到返回所用的时间，tg 为声呐波在罐壁中的传输时间，a 为修正系数。

 

3 磁翻板液位计的性能

( 1) 安全性高。磁翻板液位计实现了真正非接触测量，使安装维护更简单方便。

( 2) 盲区小。当液位较高时，使用较高的功率，当液位较低时，使用较低的功率，自动切换探头功率，既增大了测量量程，又减小了测量盲区，从而实现了小盲区，甚至是无盲区的测量。

( 3) 精度高。通过自带的底部界位假波抑制功能，自动功率控制算法，自动采样速率控制算法等功能大幅度地提高测量精度，绝对精度可达 1 cm。

( 4) 假波抑制功能强。储罐底部可能会有其他介质，其形成的分界面会影响信号的传输，从而影响正常测量。此功能会自动识别出假波，跳过假波，寻找真正的回波信号。

( 5) 自动校准和自诊断功能。磁翻板液位计具有的自动校准功能，克服了传统液位计长时间使用后精度降低的问题。其对自身工作状态及硬件诊断功能，增加了磁翻板液位计的可靠性与稳定性［4］。

( 6) 温度实时校准。液位计可实时测量储罐温度，进行一定程度的温度补偿，对于测量介质进行声速补偿，进一步提高测量精度。

( 7) 全量程实时跟踪。不论是空罐还是有液，不管液位的高低，液位计可以全量程实时跟踪，空罐进液不需要重启。

( 8) 安装调试简便。液位计高度智能化，现场安装调试工作大幅减小，实现傻瓜式安装。

 

4 硬件安装及软件设置

用砂纸在液氯槽车平底部表面打磨出不小于 100mm 的圆形平面，表面应平整，无油污，无细小颗粒。取出探头，在探头表面均匀涂抹一层 2 ～ 3 mm 厚硅脂，将探头紧贴打磨光滑区域，慢慢转动，保证硅脂间无气泡，确认信号满足要求后，将探头固定座吸附在槽车罐底，取掉锁紧接头的螺帽进行穿线，并接入仪表。SC-WYLXWM3NBHD 软件部分参数设置主要包括以下部分［5］:

( 1) 主探头基本设置: 设置主发射时长，主发盲区开始点，主发射频率，主盲区窗。

( 2) 主探头高级设置: 设置主增益类型，主增益方式，主高度上下限，主搜索门限，主包络宽度。

( 3) 系统主设置: 设置默认声速，量程，迁移量，盲区，滤波长度，滤波因子。

( 4) 系统校准设置: 设置校准距离，校准周期，探头高度，探头高度偏移，上次校准声速，声速上偏移。详细仪表软件设置流程图如图 2 所示。现场仪表 调 试 完 成 后，实 际 的 测 量 界 面 如 图 3所示。

 

5 仪表通信

液位计探头与仪表之间使用专用 ＲS-485 通信线进行连接，仪表接收探头传输数据，经过仪表内电子模块进行信号处理，从而实现探头表面到被测液面的空间距离测量。测量出的液位信号通过仪表输出 4 ～ 20mA 电流信号接至 SIS 系统模拟量输入模块。仪表参数除了可使用附带红外遥控器按键设置外，还可以外接 HAＲT 手操器进行外部参数设定，而且可以通过自带软件进行液位计波形诊断和自动修正。

 

6 结语

选用 SC-WYLXWM3NBHD 型磁翻板液位计实现移动式液氯槽车液位监测，安装调试和后期维护量小，使用灵活方便，抗干扰能力强，能够及时有效地反映真实的液位高度。安装调试完成后，液位测量精度达到 ± 5 mm，测量过程安全稳定，测量数据精确度高，数值可靠，给工艺安全生产提供了有力地保障。磁翻板液位计有效地解决了传统液位计在测量过程中出现的不足，节约了人力和资源成本。仪表运行可靠，在实际现场生产应用中，未发生过因为仪表故障导致信号丢失或失真的事件。经过实际应用证实，磁翻板液位计适用于化工移动式储罐的液位测量，具有很高的推广和实用价值。