本文主旨：通過對整個煤液化裝置及工藝狀況的介紹，引出常規(guī)界位測量儀表的弊端。針對故障現(xiàn)象進(jìn)行分析和討論，找到故障產(chǎn)生的原因，進(jìn)而對界位測量儀表進(jìn)行重新選型、改造。同時也對改造后測量儀表的原理、標(biāo)定、維護(hù)做了詳細(xì)介紹。

界位計廣泛適用于石油化工、煤化工、制藥等工業(yè)中，用于各種液體液位、分層界面或比重的連續(xù)測量，在工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。隨著科技的迅猛發(fā)展，在利用阿基米德原理測量的浮筒界位計和靜壓法測量的雙法蘭界位計的基礎(chǔ)上，誕生了多種不同測量原理的新型界位計，正以其優(yōu)越的性能慢慢登上了界位測量的歷史舞臺。

1 工藝概況

     煤液化裝置作為世界首套以煤粉、溶劑油、催化劑和氫氣在高溫高壓下反應(yīng)生成煤液化油的裝置，整個工藝流程是把塊煤磨成納米級煤粉，再和催化劑、高溫溶劑油混合配成油煤漿，在通過高壓煤漿泵升壓到18.5MPa送至油煤漿加熱爐，加熱到380℃，此時加熱的油煤漿再和高溫氫氣混合一起送入懸浮床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行會釋放大量的熱，反應(yīng)完成后溫度由380℃升到450℃，在通過各種閥門、空冷、分離罐等設(shè)備的減壓、降溫、分離較終提煉出煤液化油的過程。

2 界位計故障原因分析

     通過對工藝概況的介紹不難發(fā)現(xiàn)在整個流程中始終有煤粉的存在，在反應(yīng)器進(jìn)行的反應(yīng)也不可能反應(yīng)徹底，煤粉會隨著介質(zhì)擴(kuò)散到裝置的每個角落，另外在反應(yīng)器生成煤液化油的同時，還發(fā)生著一個副反應(yīng)，即催化劑中的硫酸化亞鐵和向反應(yīng)器加入的液硫在高溫的環(huán)境下生成硫化亞鐵，硫化亞鐵在360℃～390℃之間生成率較大，而工藝要求的反應(yīng)溫度恰好在硫化亞鐵生成率較高的溫度區(qū)間，副反應(yīng)生成的大量硫化亞鐵也會像煤粉一樣擴(kuò)散到裝置的各個角落，這些煤粉和和硫化亞鐵會隨著介質(zhì)在流速相對較小或相對穩(wěn)定的分離罐內(nèi)沉積，沉積的過程中與油、煤粉、硫化亞鐵混在一起形成垢污附著在設(shè)備表面或儀表設(shè)備表面。然而在煤液化裝置內(nèi)多數(shù)的油水分離罐全部采用浮筒測量，浮筒測量界位計的工作原理使用阿基米德定律及力平衡原理來測量界位，即浸在液體中的浮筒受到向下的重力，向上的浮力和扭力管回彈力的復(fù)合作用，當(dāng)被測界位發(fā)生變化時浮力就會變化，浮力變化了原來的平衡就會被打破，為了再次達(dá)到平衡機(jī)械傳動部件使扭力桿的扭力發(fā)生變化，扭力變化使扭力管產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，通過扭力管末端的磁感應(yīng)元件感知磁場的變化來反應(yīng)出界位的變化。因為新平衡的建立是靠扭力管扭力的變化來實現(xiàn)的，而傳動扭力的機(jī)械傳動部件和介質(zhì)完全接觸，存在于介質(zhì)中的煤粉、硫化亞鐵也會在這里沉積，久而久之機(jī)械傳動部件活動受阻，自然而然界位測量就會受到影響。再加上界位測量的重介質(zhì)為酸性水對各個機(jī)械部件長期腐蝕，使部件之間的活動間隙變大，扭力管的彈性系數(shù)下降，這些都會影響到界位的測量。圖1為在檢修期間對浮筒界位計拆檢清洗前后對比，可以直觀地看到因煤粉沉積導(dǎo)致傳動部件活動受阻的情況。

3 新型界位測量儀表的選型 [1,2]

     造成界位測量不準(zhǔn)的原因已經(jīng)基本找到，接下來就是選一種界位測量能克服以上不利因素的影響，還能達(dá)到精確測量，改造的較初階段用雙法蘭來測量界位，通過改造一臺界位測量范圍是1400mm，輕介質(zhì)密度是870.26kg/m 3 ，重介質(zhì)密度是951kg/m 3 的浮筒，通過計算儀表的測量范圍為-0.372KPa～0.696KPa，量程為1.068KPa。投入運行后界位波動很大，經(jīng)過分析原因在于測量的差壓量程太小，1.068KPa的量程外界的微小干擾就會使測量發(fā)生很大的變化，這還是1400mm的測量范圍，還有600mm、800mm的測量范圍測量會更加不穩(wěn)定。

第二種界位測量儀表是導(dǎo)播雷達(dá)液位計，在裝置中使用測量液位的較多，但是都有一個共性缺點，導(dǎo)播桿上容易掛料導(dǎo)致測量不準(zhǔn)，時常需要拆檢進(jìn)行導(dǎo)播桿清理。同時還是考慮成本問題，羅斯蒙特5302系列導(dǎo)播雷達(dá)界位計價格昂貴，成本高。較終選擇射頻導(dǎo)納的ARD-602和ARD-604系列產(chǎn)品，不但適用工況條件，而且成本低廉。

4 射頻導(dǎo)納界位計測量原理及構(gòu)成

     射頻導(dǎo)納是一種從電容式發(fā)展起來的、防掛料、更可靠、更準(zhǔn)確、適用性更廣的新型界位控制技術(shù)，是電容式物位技術(shù)的升級。所謂射頻導(dǎo)納，導(dǎo)納的含義為電學(xué)中阻抗的倒數(shù)，它由電阻性成分、電容性成分、感性成分綜合而成，而射頻即高頻無線電波譜，所以射頻導(dǎo)納可以理解為用高頻無線電波測量導(dǎo)納。儀表工作時，儀表的傳感器與灌壁及被測介質(zhì)形成導(dǎo)納值，界位變化時，導(dǎo)納值相應(yīng)變化，電路單元將測量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成界位信號輸出，實現(xiàn)界位測量。

射頻導(dǎo)納液位計由探桿和變送器兩部分組成，探桿的長度可根據(jù)現(xiàn)場的測量范圍訂做，探桿較里層為中心探桿也就是測量探桿，外層有屏蔽層防止環(huán)境變化引起干擾影響測量，絕緣層把中心探桿和屏蔽層包裹進(jìn)行保護(hù)，同時還起到了防掛料的作用。探桿與變送器的連接處增加了3/4NPT的螺紋以便于和測量設(shè)備進(jìn)行密封連接。圖2變送器為ARD-602變送器，標(biāo)定時采用機(jī)械旋鈕調(diào)整方式，由零點粗調(diào)、零點微調(diào)、量程粗調(diào)、量程微調(diào)、兩個測試孔（查看電流的變化）、阻尼調(diào)整幾部分組成。目前隨著技術(shù)的革新變送器ARD-602已經(jīng)升級到了ARD-604，加入了液晶顯示、按鈕標(biāo)定和HART協(xié)議等先進(jìn)技術(shù)。

5 改造過程

     每一次技術(shù)的改造都會涉及到成本的核算。煤液化裝置界位測量儀表數(shù)目接近30臺，而且安裝方式都是旁通管安裝，改造費用不可小覷，為了能用同樣的改造經(jīng)費盡可能多地改造儀表，減少維護(hù)人員的工作量，把原來浮筒的測量室稍作改動用作射頻導(dǎo)納的界位計的測量室，然后把原有的測量室的規(guī)格尺寸發(fā)給廠家，廠家只需要按原有測量室的規(guī)格尺寸制作變送器和探桿即可，這樣不但節(jié)省了改造費用，還縮短了訂貨時間。目前由于改造資金的問題已完成改造的界位計9臺，改造后界位計使用情況良好，故障率大大降低，后期的改造工作會逐年進(jìn)行，直至完成。

6 射頻導(dǎo)納界位計的標(biāo)定 [3]

     界位計的標(biāo)定有兩種方法：一種為使用電容測灰箱，這種方法一般出廠使用不做太多介紹；第二種方法用測量介質(zhì)標(biāo)定，在現(xiàn)場多用這種方法。因為在現(xiàn)場界位計有2種變送器，一種機(jī)械旋鈕式標(biāo)定（ARD-602），一種按鈕標(biāo)定（ARD-604）。

     ARD-602變送器標(biāo)定方法：首先要保證工藝操控條件下兩種介質(zhì)相對穩(wěn)定，測量室內(nèi)完全充滿輕介質(zhì)，把萬用表打到mA擋插入測式孔，調(diào)整零點粗調(diào)和零點微調(diào)使電流輸出4mA，再把測量室完全充滿重介質(zhì)調(diào)整量程粗調(diào)、量程微調(diào)直到電流輸出20mA，投用儀表觀察界位變化情況，有偏差在用以上辦法重新標(biāo)定即可。

     ARD-604的標(biāo)定和ARD-602一樣，只是省去了旋鈕調(diào)整的繁瑣過程，直接按鍵標(biāo)定或HART通訊標(biāo)定即可。

7 后期維護(hù)保養(yǎng)及相關(guān)注意事項

射頻導(dǎo)納界位計安裝調(diào)試完成后，后期的維護(hù)保養(yǎng)相對簡單，主要從以下幾個方面進(jìn)行：

     1）裝置檢修結(jié)束，開工階段工藝人員會反應(yīng)界位測量不準(zhǔn)，其實不準(zhǔn)的原因是因為開工階段介質(zhì)成分和正常生產(chǎn)階段的成分不同，使界位測量不準(zhǔn)，要等介質(zhì)相對穩(wěn)定后就會正常。

     2）裝置運行一段時間后，要定期對測量室上下的兩個取壓線進(jìn)行疏通，方法是關(guān)閉一個引壓線對測量室的介質(zhì)進(jìn)行排放，這樣另一個引壓線的雜物就會被沖出，起到疏通的作用，如果長時間不排放，煤粉慢慢沉積會把引壓線堵塞，使界位測量不準(zhǔn)。

     3）每年大修開工穩(wěn)定后對其進(jìn)行一次標(biāo)定，標(biāo)定方法上文已經(jīng)介紹。

8 結(jié)束語

     本文對技術(shù)改造的整體思路有進(jìn)一步的了解，通過長時間的維護(hù)經(jīng)驗提出改造的理由，分析出造成這種故障的原因，以及如何改造才能消除現(xiàn)在故障而不會增加新的故障點，同時還要考慮改造費用的問題，較后是安裝，調(diào)試、投用。只有這樣一步一步地把各項措施落實到位，降低故障率，保證裝置平穩(wěn)生產(chǎn)，才是一項成功的技術(shù)改造。

 

 

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