二硫化碳储罐专用磁翻板液位计的改造

 

     磁翻板液位计的结构及工作原理二硫化碳是粘胶纤维生产中一种重要原料，用于与碱纤维素反应生成纤维素磺酸酯，纤维素磺酸酯溶解于稀碱液中制备纺丝粘胶。二硫化碳易燃易爆有毒，在水中的溶解度很小( 20℃时仅为 0. 2% ) ，比重大 ( 1. 26g /cm3) ，运输、储存时多用水封。水封给二硫化碳液位的测量带来了极大的难度，精准的测量液位成为二硫化碳安全使用过程中的关键。 1. 1 水封二硫化碳液位传统的测量方法传统水封二硫化碳储罐液位测量主要是人工法测量，用 4 米长 ( 视罐体高度有区别)的铜棒，整段涂抹油漆或者黄油，整根铜棒通过检测口，自上而下插入罐底，取出铜棒后，将铜棒置于标尺上，因二硫化碳为有机溶剂，被二硫化碳接触的油漆或者黄油会被溶解，观察铜棒上涂抹的油漆被溶解了多长，就说明罐内二硫化碳有多高，这种检测方式的优点在于准确，缺点在于会造成少量二硫化碳挥发污染环境，并且员工置身于危险环境中频繁测量，工作量增大。

 

     大多数有二硫化碳储罐的企业使用人工法测量，为提升装置的本质安全，部分企业安装磁悬浮翻板液位计，但是频繁发生故障，无法正常使用。 

 

1. 2 磁翻板液位计的结构及工作原理

 

     磁翻板液位计的结构及原理如图 1 所示。

     顶装磁性翻板液位计由本体管 ( 以法兰面为界分为上、下导管) ，翻板箱 ( 由红、白双色磁性小翻板组成) ，浮子 ( 由磁性浮球 +浮球连杆 + 底部的浮球组成) 等组成，其工作原理为: 容器内的浮球 ( 按不同介质和压力针对研制) ，在下导管中随液面高度的变化而上下浮动并通过连杆使磁体在上导管内上下移动，促使本体管外的翻板翻动并用红、白颜色来指示液位高度。当液位上升时翻柱由白色转变为红色，当液位下降时翻柱由红色转变为白色。指示器的红白交界处为容器内部液位的实际高度，从而实现液位清晰的指示。

 

     图 2 为水封二硫化碳储罐安装磁翻板液位计后的二硫化碳输入和输出的工艺流程图。二硫化碳输入即为黄化机加碳结束后压碳水泵停运，多余的碳顺着管道回流至储罐和外来二硫化碳输送至储罐的过程，此时二硫化碳液位上涨，压碳水顺着管道被压回压碳水桶内，储罐

二硫化碳液位显示应随着二硫化碳液位的上涨而升高; 二硫化碳输出即为黄化反应前通过压碳水将二硫化碳输送至黄化机，此时启动压碳水泵将水压入二硫化碳储罐内通过水压将二硫化碳输送至黄化机，储罐二硫化碳液位显示应随着二硫化碳液位的降低而降低。 

3 传统磁翻板液位计投用后存在问题

 

     我公司在二硫化碳储罐加装顶装磁翻板液加装液位计取代人工测量，快速、直观，并且价格较低，可实现远传和调节。 2 水封情况下二硫化碳输出/输入的工艺流程位计，由于没有考虑到现场两种液 － 液 ( 水和二硫化碳) 介质的特殊性，导致液位计到厂安装后不能满足实际的使用要求。

 

     传统的磁悬浮翻板液位计在使用中存在以下问题。

 

     厂家提供的液位计磁性浮球不接触水时比重为 1. 12，介于压碳水 1. 0 和二硫化碳 1. 26的比重之间，即比水重比二硫化碳轻。将此液位计在现场安装后进行试验，储罐液位控制在80% 。常压状态时，人工测量为 2. 3m 时液位计显示 1. 6m，浮子浮不起，二硫化碳界面呈虚低状态，如图 3( a) ; 加压状态时水位上升，人工测量为 2. 0m 时液位计显示 2. 5m，出现浮子整体浮起，二硫化碳界面呈虚高状态，如 图 3( b) ，泄压时气体膨胀推动水位和浮球迅速下降，存在撞击底部的风险。

     由于二硫化碳储罐内压力的变化，压碳水进入本体管内部与本体管内部的气相共同作用于浮子，改变了浮子的受力平衡，导致浮子下部的浮球所处位置偏离了液 － 液界面，造成测量失真。

 

 4 改进措施

     要实现磁悬浮翻板液位计的正常使用需要进行两方面的改进:

 

      ( 1) 消除本体管内的气体，使磁性浮球始终浸没在水中实现上部磁性浮球始终在水里，就要保证本体管内没有空气。由于本体管上端是全密封的，无法排气。我们将本体管顶部开孔，焊接一根 10mm 直径的排气管并安装承压 10MPa的球阀保证密封性。在罐体内进压碳水时，将排气阀打开排尽本体管内的空气，待本体管内空气排尽后关闭排气阀，这样就实现了磁性浮球始终浸没在水中。

 

      ( 2) 对浮子的重量进行改进，实现浮球始终在液 － 液界面移动

磁性浮球浸没在水中之后，为实现浮球始终在液 － 液界面移动，需对整支浮子的比重进行重新计算。经与厂家技术人员沟通后确认磁性浮球体积因需要保证磁性而无法改变，因此调整浮子的比重只能通过改造下浮球完成。故而改造的关键在于对下浮球的重量、体积进行准确计算，保证整支浮子的比重在水和二硫化碳之间，zui终经过试验将整支浮子的比重确定为 1. 15，就可准确反映出二硫化碳与水的界面变化情况。图 4 为液位计投用后的现场简图。

     上述新型磁悬浮液位计［1］，在使用过程中随着压碳水的流动带进部分的空气，会对液位计的灵敏性造成一定的影响。为了增加液位计的灵敏度，通过排气操作就可以恢复液位计的正常功能。

 

     具体做法: 在压碳水进入二硫化碳储罐的过程中，将磁悬浮翻板液位计顶部的排气阀微开，当顶部的水呈直线型时关闭手阀即可。由于空气密度比水和二硫化碳小的多，所以通过排气完全可以保证排气彻底，且不会将二硫化碳从储罐底部携带出来。 5 新型磁翻板液位计使用效果现场试验成功后，与厂家联系将其他的磁翻板液位计进行改造，安装投用至今使用正常。

 

     （1) 将液位计测量和人工测量结果多次进行对比，偏差不超过 1cm。该测量方法的准确性、灵敏性以及费用投入均占了绝对优势，有效解决了水封二硫化碳储存的液位测量问题。

     ( 2) 新型磁翻板液位计刻度清晰，目测方便，工作人员可以远观储罐的液位显示，扩大了人员与储罐之间的安全距离，整个体系处于密封状态，杜绝了二硫化碳挥发的风险。同时该液位计操作简便，工作人员在发现浮球迟钝时只需要微开排气阀进行排气，排气后即可正常使用。