液氨储罐液位计选型探讨

摘要:液氨作为化肥工业和基础化工的重要原料，主要用于生产硝酸、尿素及其他化学肥料，广泛应用于化工行业。被氨属子危险化学品，其储罐液位需要实时监测，且需要设置相应的报警和联锁。本文针对液氨储罐液位测量，介绍了几种常用的被位计的工作原理、安装方式、注意事项等，旨在为设计单位和液氨储罐用户进行液位计选型时，提供一定的技术支持和参考，以满足安全生产的要求。

液氮是一种无色、易燃、有毒的液体，有强烈的剌激性气味，容易气化转变为气氨。根据国家安全监管总局发布的《首批重点监管的危险化工工艺目录》的通知，氨储存系统属首批重点监控的化工工艺，氨温度、压力、流量、液位等均为重点监控的工艺参数。在进行液位测量、监控时，自控系统中必须设置高低液位报警和联锁停泵，故保证液位连续、稳定、精确测量尤其重要。

1 差压变送器液位测量
1.1 接管式差压变迭器测量
    测量原理如图l 所示。
    计算量程: fj, P;Hxgx P l (Pa)
    正迁移量:A=H伽gx: P I(Pa)
    迁移后测量范围: A - A+ fj, P
    图1 中， P 1 为介质密度， H。为液位起始点。差压变送器与液体导管为水平安装，只要确定气相管内无冷凝液，当液位密度稳定时，即可准确测量液体的高度。但在液氨储罐的液位测量过程中，气相管内的气氨会随环境瘟度的变化而冷凝，产生压差，故这种接管式的差压测量方法不适用于液氮储罐的测量。

1.2 隔膜式双法兰差压变送器测量
1.2.1 测量原理（如图2 所示）
        计算量程：△ P=Hxgxρ1(Pa）
        负迁移量：B ＝ hxgxρ0-H0xgxρ1(Pa)
        迁移后测量范围：-B ～ -B+ △ P
        因氨为腐蚀性介质，故应采用隔膜式的双法兰差压变送器，ρ0 为毛细管中所充硅油的密度，h 为两个法兰中心高度之差。

1.2.2 注意事项
        选用隔膜双法兰差压变送器测量液位时，变送器的安装位置受毛细管长度的制约，毛细管长度一般为2 ～ 10m，且需要对毛细管采取保护和绝热措施，故选型时需要特别注意储罐的法兰间距，以选择合适的隔膜差压变送器。

1.2.3 常见故障分析
1）液位无指示，可能为变送器硬件故障或连接线路故障。
2）液位指示为zui大 ( zui小)，可能为低压侧( 高压侧)膜片、毛细管坏或封入液泄漏低压侧( 高压侧) 导致引压阀堵。
3）液位指示为偏大（偏小），可能为低压侧( 高压侧)放空堵头漏，或低压侧( 高压侧) 阀门未全开，或仪表未校准。
4）指示值无变化，可能为高、低压侧膜片或毛细管同时损坏，或电路板故障。

1.3 电子远程传感器
1.3.1 工作原理
        这是一种新型差压测量方式，分别利用两个压力传感器进行高低压侧的压力测量，并将差压在其中一个传感器中进行计算，计算完成后采用标准的两线制信号输出。其
特点是：采用电子远传系统，通过标准电缆取代了传统的引压管和毛细管，消除温度影响和测量偏差，无需伴热或绝缘，无需零点迁移计算，减少了例行维护，但目前生产厂家较少。
1.3.2 常见故障分析
1）液位无指示，可能为高低压侧的任一压力变送器硬件故障或连接线路故障。
2）液位指示为zui大 ( zui小)，可能为低压侧( 高压侧)压力变送器故障。
3）液位指示为偏大（偏小），可能为低压侧( 高压侧)放空堵头漏，或低压侧( 高压侧) 阀门未全开，或仪表未校准。
4）指示值无变化，可能为用于计算的压力传感器故障，或电路板故障。

     综上所述，差压变送器是测量液位zui常用的一种方式，其精度较高，一般可达到±0.2%，但在液氨储罐液位的测量中可能受介质属性和储罐容量大小的限制，选择时需要根据实际情况选择合适类型的差压变送器测量方式。

2、磁翻板液位计
2.1 工作原理
        磁翻板液位计根据浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。当被测容器中的液位升降时，液位计主导管中的浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到现场指示器，驱动红、白翻柱翻转180°，当液位上升时，翻柱由白色转为红色，当液位下降时，翻柱由红色转为白色，指示器的红、白界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现液位的指示.

2.2 安装方式及注意事项
        请看这两篇文章：关于磁翻板柱液位计安装前以及安装时的11点注意事项、
                                        磁翻板液位计在安装使用前必须遵守的条件、
        相信看完之后一定会了解磁翻板液位计的安装方式及注意事项。

       SCUHZ系列侧装式磁翻板液位计产品可以做到高密封、防泄漏和在高温、高压、高粘度、强腐蚀性条件下安全可靠地测量液位，全过程测量无盲区、显示醒目，读数直观，并且测量范围大，配上液位报警、控制开关，可实现液位或界位的上下限报警和控制，配上液位变送器可将液位界位信号转换成二线制4~20mADC的标准信号，实现远距离检测、指示、记录与控制。  

3 导波雷达液位计
3.1 工作原理
        导波雷达液位计是依据时域反射原理为基础的雷达液位计，其电磁脉冲以光速沿钢缆或探棒传播，当遇到被测介质表面时，雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置，发射装置与被测介质表面的距离D 与脉冲在其间的传播时间t 成正比:
        D=c*t/2 ，其中c 为光速。
        经计算得出液位高度。
        导波雷达液位计根据结构的不同，可分为杆式探头和缆式探头。一般杆式探头的测量范围为0 ～ 4m，仅适用于小型储罐的液位测量；缆式探头的测量范围为0 ～ 30m，与杆式相比运输也更方便。因此，液氨储罐液位测量常选用缆式导波雷达液位计。

3.2 安装方式及注意事项
        图3 中，左侧仪表为缆式导波雷达液位计的安装示意图。
        1）连接方式为顶部法兰安装，法兰压力等级不低于储罐的压力等级。
        2）确定顶部法兰的安装位置后，应在法兰中心正下方容器底部位置，由设备专业提前制作用于固定缆绳探头的安装支架。
        3）缆式探头端部重锤应带有螺栓孔，用于在容器底部用螺栓固定缆绳，但要注意缆绳不能拉得太紧。缆绳的长度需要根据顶部法兰位置及固定支架高度计算后取合适值。
        4）不得将探头安装在进出料口附近，并尽量远离管壁和罐内设施，确保探头不接触罐内的任何设备，以防止抑制波的干扰。

3.3 常见故障分析
        1）液位无指示，可能为导波雷达变送器硬件故障或连接线路故障。
        2）液位持续不变，可能因导波缆绳已与设备内部构件接触或有强烈的干扰回波。
        3）液位不稳定、波动较大，可能为干扰回波增强或因液氨进出导致液面不稳定。
        缆式导波雷达液位计，采用两线制24V DC 回路供电，信号沿缆绳传播，能量损失小，反射信号强，测量精度高（可达±0.05%），信号稳定，性能可靠，运行成本低，具有明显优点，尤其适用于大型储罐的液位测量。

结束语
        随着测量技术的发展，各种类型的仪表也不断发展成熟，能达到精确测量、满足控制和联锁的要求。液氨作为一种危险化学品，其储罐的测量必须满足国家相关规范和工艺的要求。现行工艺设计时，液氨储罐均已配置液位检测仪表，而且同一储罐至少配备两种不同类别的液位计，并设置报警、联锁系统。自控设计人员在选型时，应根据工艺要求、储罐结构特点、产品质量、维护及经济性等方面综合考虑，选择合适的仪表组合方式，实现液氨储罐的液位监控。