液位计在石化罐区中的应用

【摘要】介绍单法兰液位计、雷达液位计、磁翻板液位计的原理、特点，以及它们在石化罐区中不同储罐和不同介质中的应用

        在石化行业的罐区里，储罐种类繁多，包括:球罐、内浮顶罐和固定顶罐。储罐的容量大小不等。存储的介质有粘度大且流动性差的原油和渣油，有介电常数较小的液化烯烃，有腐蚀性强的酸性物质等。对于这些储罐的液位测量，常用的有法兰式液位计、雷达液位计、伺服液位计和光导液位计，笔者分别介绍各类液位计的原理、特点以及在石化罐区不同储罐和不同介质中的适用性，以获得更加准确的测量结果，保证装置的正常和安全生产。

1、法兰式液位计
        单法兰液位计是根据液位产生的压力与液位高度成正比的原理进行液位测量的，通过压力反映液位的高度H，即H = p /ρg，其中ρ 是介质密度，p 为液体产生的压力。可见，液位的高度和介质的密度有关联，但密度往往随温度变化而变化，从而使液位也发生变化。表1 是乙醇压力为50kPa 时，在不同温度下对应的液位高度。可以看出，不同温度导致密度不同，对液位高度的测量结果影响也很大。

        对于带压储罐，单法兰液位计不再适用。储罐底部的压力是罐内压力与液体产生压力之和，单法兰液位计无法区分是液位变化还是储罐内压力变化引起的液位高度变化。在这种情况下可使用双法兰液位计，在储罐顶部气相空间的位置设置一个取压口，通过上下两个取压口之间的压力差来测量液位。单﹑双法兰液位计的价格比雷达液位计、伺服液位计和光导液位计要便宜得多，对于液位测量要求不高的储罐建议采用此类液位计。

        另外，不同型号的单、双法兰液位计都适用于粘稠、易结晶、强腐蚀或剧毒性的介质。锦州开元石化有限责任公司的2 000m3 的渣油常压储罐，由于工艺对液位测量精度要求不高，就使用的是插入筒式单法兰液位计，现场使用状况良好。

2 雷达液位计
        雷达液位计在测量过程中雷达发射电磁波，这些波经被测对象表面反射后，被天线接收。
        目前，雷达液位计普遍采用调频连续波( FMCW)技术，即在一定时间发射呈线性变化的频率。由于电磁波的传输速度为常数，通过测量发射某一频率和接收到该频率的时间，就可以计算出罐的液面空高距离D。设定罐高度H 后，雷达液位计的内部软件就可以计算出液位的高度L = H － D。在选择雷达液位计时，要考虑的一个参数就是介电常数。雷达液位计的测量效果会受到介质介电常数值的影响。为了便于理解介电常数，可与“电介质”联系在一起。“电介质”是电导率低的物质。电导率低，介质的绝缘性好，或者说介电常数低; 电导率高的，介电常数就高，介电常数越高，雷达反射信号越强，液位计的测量效果就越好。在石化罐区，对于介质介电常数小的储罐( 如烯烃) ，使用雷达液位计测量液位时效果差，经常出现假液位现象。

         雷达液位计的测量方式属于非接触式，不受介质的粘度、密度和腐蚀性影响。要使雷达液位计实现准确测量，良好的安装是必不可少的，安装时应该使雷达波避免照射到罐里的障碍物( 如:管道、加强杆、搅拌器及物料的入口等) ，如果雷达波照射到这些强反射的金属物体上，产生的回波会远比介质的回波强，对介质的测量就会出现不准的现象。为了避免液面波动或其他干扰，应在储罐里安装雷达导波管，使雷达波在导波管里传送。另外对于内浮顶罐，雷达可以通过导波管测量浮盘以下的液位。导波管制作时要求内壁光滑无毛刺，因为即使是很小的金属毛刺，对雷达波的反射都要强于介质对波的反射，会对雷达产生干扰，导致误判液面。

介质的特性也影响雷达液位计的正常使用。锦州开元石化有限责任公司的沥青中间罐，用雷达液位计测量效果就不佳。在沥青进入罐时，约200℃的沥青产生量烟气，这类烟气对雷达的电磁波产生反射，使雷达不能正确判断液面，致使雷达液位计的测量效果不佳。此外，沥青烟气会在雷达喇叭口处凝结，日久凝结成了油状物质，而这类油状物质又很难擦除干净，影响了雷达液位计的准确测量。

3、磁翻板液位计
3.1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.

3.2 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。 

结束语
       笔者所述的3种液位计都有各自的特点、优势、适用范围和局限性。对于不同的应用场合，要根据具体的工艺状况和液位计的特点与适用性进行选型，才能使液位计发挥优势，进行相关液位的准确测量，保证装置的正常、安全生产。