外测式液位计在氯乙烯单体球罐上的应用

外测式液位计在氯乙烯 单体球罐上的应用

丁培军

（新疆圣雄能源股份有限公司，新疆 吐鲁番 830024）

摘要：介绍了西安定华生产的外测液位计的工作原理，构造，特点及适用范围，并结合在新疆圣雄能源氯碱公司氯乙烯单体（VCM）球罐上应用的实践，介绍了该仪表的优点，展示了它的应用前景和使用范围。 关键词：液位计、非接触、VCM

Abstract :Here introduce the operating principle、 characteristic 、range of application of the lateral

liquidometer made in Xian DingHua company,and this product also have the application practice in VCM sphere of chlor- alkali department which belongs to Xinjiang SNXON limited company.At the same time it also introduce the advantage of this instrument,showing the application prospect and usable range.

Key words : operating principle 、characteristic、range of application、 Non-contact 、 VCM 、 sphere、 used、

1引言

如今在科学技术高速发展的时代，测量物位的仪表种类越来越多，但是国外的知名企业研发的产品，针对的是每个行业的广泛应用，而不实用与一些现场状况比较特殊的场合，我公司是氯碱企业，多年来氯乙烯单体（VCM）的液位测量一直是比较头疼的一个问题。

氯乙烯（简称VCM）分子式：CH2=CHC（C2H3C）分子量：62.5。VCM的物理性质主要物理常数：冷凝点：-13.9℃；凝固点：-159.7℃；临界温度：142℃；临界压力：52.2大气压，常温常压下是无色有乙醚香味的气体，稍加压力既可以得到液体VCM，且易产生自聚物。VCM易燃与空气混合物形成爆炸物，爆炸浓度范围为4-21.7%（体积比）VCM对人有麻醉作用，空气中VCM的最大允许浓度为500ppm。当VCM蒸气浓度达到1%时，可使人有麻醉感觉，达到5%以上时，可使人出现头晕、浑身软弱无力，逐渐神志不清、站立不稳、四肢痉挛、呼吸困难，最后失去知觉等中毒现象。

根据中华人民共和国国家安全标准里易燃易爆灌区安全监控预警系统验收技术要求（G17681-1999）中第5.5要求：液体储罐必须配置液位检测仪表，同一储罐至少配备两种不同类别的液位检测仪表，储存易燃易爆介质的储罐，应配备高、低液位报警回路，必要时还应配有液位与相关工艺参数之间的联锁系统。所以氯乙烯球罐液位的测量仪表选型比较麻烦。

1 液位测量常用的仪表分析

1.1双法兰远传差压器液位计

双法兰带毛细管差压式液位计是利用容器内的液位改变时，液柱产生的静压也相应变化的原理工作的。对密闭贮槽或反应罐，设底部压力为P，液面上的压力为PS，液位高度为H，则有:

P=P3+Hpg （1）

式中：p为介质密度，g为重力加速度。

可得: △P=P-P3=Hpg

通常被测介质的密度是已知的，压差△P与液位高度H成正比，测出压差就知道被测液位高度。

图1 差压液位计原理图

双法兰带毛细管差压式液位计的缺点：需要在球罐上下开孔，进行设备安装，由于介质的密度，会随着环境温度、介质温度、介质压力及介质密度等条件的改变，进而会影响到液位测量的准确性，同时一般球罐的直径较大，双法兰差压式液位计的毛细管单根长度都在6米~10米，而环境温度低于0℃时的影响的是于0~60℃的范围内精度的3倍。 1.2放射性液位计

利用同位素技术，通过核辐射检测进行工业测量的仪表称为核辐射仪表，亦称放射性仪表，可实现非接触测量。

放射性液位计是基于“射线吸收原理”。放射性同位素Co-60或Cs-137衰变时可产生γ射线，γ射线穿透物质时，由于光电效应、康普顿效应和电子对的生成，γ射线将被物质的原子散射和吸收，造成γ射线衰减。实践证明，射线的强度按指数规律减弱，有如下关系式：

（1）

式中 I-衰减后的辐射强度；

IO-入射式的辐射强度； e-自然对数的底；

um-物质质量吸收系数，与辐射源类型有关； ρ-物质密度；

d-被穿透物质的厚度； 由式（1）可得：

I?Ioe?umρdρd?I1InOumI

利用上式，当被测物质密度ρ一定时，可测出被测物质物位（液位）的高度即被测物质的厚度d。

优点和缺点：放射性液位计的优点是因其自身特点适用于高温、高压、高粘度、易结晶、易结焦、腐蚀、易爆炸等特殊场合的物位测量。缺点由于放射源对人体的危害比较大，仪表的报验及报废处理的问题很麻烦。其次仪表专业对于仪表设备的维护是个很大的问题，也是个很大的弊端。

图2 放射性液位计的安装方式

1.3雷达液位计

液位计是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达液位计，雷达液位计的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同脉冲在其间的传播时间成正比，经计算得出液位高度。

优点和缺点：导波雷达液位计的优点是测量不受介质变化、温度变化、惰性气体及蒸汽、粉尘、泡沫等的影响。缺点：由于ＶＣＭ单体容易自聚物料，缆绳上容易挂料及缆绳脱落造成液位不准。

非接触雷达按照天线类型分为平面、球面、杆式、喇叭等几种雷达。

优点和缺点：优点是非接触雷达液位计的测量不受介质变化、温度变化等影响。缺点：由于ＶＣＭ单体容易自聚物料，天线上容易挂料造成液位不准，安装受设备法兰大小、设备的短管高度和安装位置的限制。

1.4磁致伸缩液位计

磁致伸缩液位计由三部分组成：探测杆，电路单元和浮子组成。测量时，电路单元产生电流脉冲，该脉冲沿着磁致伸缩线向下传输，并产生一个环形的磁场。在探测杆外配有浮子，浮子沿探测杆随液位的变化而上下移动。由于浮子内装有一组永磁铁，所以浮子同时产生一个磁场。当电流磁场与浮子磁场相遇时，产生一个“扭曲”脉冲，或称“返回”脉冲。将“返回”脉冲与电流脉冲的时间差转换成脉冲信号，从而计算出浮子的实际位置，测得液位。

安装方式分为：顶装式（1）、侧安装方式（2）、磁翻板捆绑磁致伸缩式（3）

缺点：磁致伸缩液位计对外宣称非接触测量，分析3种安装方式，可以发现无论哪种都要和介质接触，浮动部分容易卡死。用在球罐上测液位的话，维修费用非常高，调试也必须开盖才可以，不安全，受介质密度影响较大。