介紹了變浮力液位計測量原理和射頻導納液位計的工作原理。在吉化分公司丙烯酸生產(chǎn)裝置的運行過程中,經(jīng)多年的摸索和實際改造,已經(jīng)將丙烯酸甲酯萃取塔(C 一330 塔)的界面測量儀表改為射頻導鈉液位計,F(xiàn)C 一330塔界面測量值與實際界面#大偏差只有 2%的誤差,已經(jīng)具備投入 自動調(diào)節(jié)觸條件。
應用背景
在丙烯酸甲酯生產(chǎn)過程中,丙烯酸甲酯萃取塔 C 一330 的界面測量是一個非常重要的控制指標。界面過高過低都會對 甲酯產(chǎn)品質(zhì)量和原料消耗以及生產(chǎn)周期長短產(chǎn)生重要影響。
吉林石化公司 1992 年投產(chǎn)的丙烯酸及酯裝置引進 日本三菱技術(shù),丙烯酸甲酯萃取塔 c 一330 采用變浮力式液位計測量界面,是當時界面測量應用比較普遍的方法。但是變浮力式液位計用于界面測量有一定的局限性,主要原因是這種方法要求兩種介質(zhì)的比重差不能過小。而丙烯酸甲酯和水的比重差設(shè)計值只有 0.03 g/cm ,此測量方法在我單位實際生產(chǎn)應用甲,甲酯萃取塔 c ·330界面的測量基本處于癱瘓狀態(tài)。
二、變浮力液位計測量原理
變浮力液位計測量界面是浮筒侵在不同比重的介質(zhì)中,由于界面高低發(fā)生變化浮筒所受的浮力發(fā)生變化,通過扭力管將此浮力變化的信號由表頭轉(zhuǎn)換成標準信號輸出。
由圖 1 所示可以看出,浮筒所受的浮力變化的大小,在浮筒體積恒定的情況下,主要取決于兩種介質(zhì)比重差的大小。根據(jù)阿基米得定律,浮筒所受浮力變化的大小為:
△ F = (r2 一r1) ×g ×1/4~R2 ×(hl+ h2)
在現(xiàn)場實際應用中,甲酯與水的比重差為 30 Kg/m3,浮筒的直徑為 108 m m ,浮筒全長 1米,可以得出△F 269 gf。
當裝鬣在生產(chǎn)過程中發(fā)生一些變化時,如物料的溫度變化、水中含醇量的變化等,都會引起物料密度的變化。如果實際物料的密度發(fā)生0.O1 g/cm 的變化,會引起浮力的變化為仝F+l= 89 gf,此變化會引起 33%的測量誤差 。
在實際的生產(chǎn)應用中,吉林石化分公司電石廠的丙烯酸及酯裝置從開車以來甲酯單元 C 一330 塔的界面基本指示不正常,C 一330 萃取塔界面的調(diào)節(jié)始終處于手動狀態(tài),而且操作人員要定時到現(xiàn)場實際觀察玻璃
板液面計進行操作。
經(jīng)過吉化分公司電石廠多年的摸索和實際改造,已經(jīng)將 C 一330 塔的界面測量儀表改為射頻導鈉液位計,F(xiàn) C 一330 塔界面測量值與實際界面#大偏差只有 2%的誤差,而且B 經(jīng)具備投入自動調(diào)節(jié)的條件。
三 射頻導納液位計的工作原理
射頻導納液位計是近年發(fā)展起來的新型液位計。射頻導納是一種從電容式發(fā)展起來的、防掛料、更可靠、更準確、適用性更廣的液位控制技術(shù),射頻導納中導納的含義為電學中阻抗的倒數(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,所以射頻導納可以理解為用高頻無線電波測量導納值。
射頻導納液位計的測量原理:實驗室中,平行板電容器是一個理想型的電容器,其電容量為:C = £×S /D ,其中£為兩電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù),s 為兩極板間面積,D 為兩極板間距離。對于一個液面,安裝一個測量電極系統(tǒng),形成一個同軸電容器。容器存在一個電容 C = £0 X S ×H 0/D + £×S×( H —H0)/D ,其中 £()為兩電極間空氣的介電常數(shù),£0= 1.0006,近似 = 1;£為兩電極間介質(zhì)的介電常數(shù),s 為兩極板間等效面積,D 為兩極板間距離,Hn 為空氣段探頭長度,H 為探頭長度。對于一個待測的液面來說,物料的 £是固定的,s、D 也是固定的,所以,推導上式可知,測量電容與物料的高度成正比。
利用檢測橋路上的可調(diào)電容可以平衡掉初始電容,包括安裝電容和線纜電容等,只剩下探頭物料 電容,該 電容信號經(jīng)放大后,輸出一個與料位成正比的信號。
由以上可以看出電容的大小 C = E0×Sx H D + 喜x,S ×( H —H 0)/D 主要取決于兩種介質(zhì)介電常數(shù) 、£和 H 變化。由于甲酯的介電常數(shù)為 2 .2,而水的介電常數(shù)為 80.k 所以可以將甲酯忽略不計,只要測量出水的位置,就相當于測量出甲酯與水的界面。
在實際應用中當塔內(nèi)界面為 0 時,甲酯所帶來的零點誤差為 25%。但是該表零點的調(diào)節(jié)范圍可達量程的5O%, 完全可以將甲酯帶來的誤差補償?shù)簟?/div>
吉林石化分公司電 石廠丙烯酸甲酯萃取塔 C 一330 界面測量改造至今運行平穩(wěn),指示準確 為工藝平穩(wěn)運行提供了可靠依據(jù)。
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