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复杂工况下的液位测量解决方案

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1.引言
液位测量在生产过程和计量方面占有极其重要的地位，液位测量的作用在于为生产过程提供一个真实、准确反映液位是否处在正常位置的操作参数，保证生产的有序进行和安全，液位测量结果作为计量依据时，一般其精度要求更高。常用的液位测量方法有浮力式液位计、静压式液位计、超声波式液位计、雷达式液位计、核辐射式液位计…等等，这些液位计根据工艺生产特点，只要选择正确，基本能满足生产的需要，但在一些复杂工艺生产情况下，需要根据工况特性来确定液位测量解决方案，下面以碱回收车间溶解槽液位测量来探讨复杂工况下液位测量解决方案。
2.复杂工况描述
溶解槽系统是碱炉主要附属设备之一，溶解槽是椭圆形(a=9266mmb=7200mmh=5000mm)的碳钢槽罐，溶解槽壁厚13mm,其主要作用是将碱炉燃烧产生的熔融物（主要成分Na2C03和Na2S,温度900℃左右)溶解，其溶解液使用苛化工段输送来的稀白液进行溶解，混合后产生绿液（因溶液中含Fe2+呈绿色而得名），熔融物在落入溶解液前，使用中压蒸汽将其吹散，其作用是减小和消除熔融物落入溶解液的爆声。
溶解槽液位控制对系统安全有巨大影响，如溶解槽液位一旦失真，大量高温熔融物累积在溶解槽底部，操作人员判断失误并向溶解槽中注水（或稀白液），将产生巨爆，威胁设备及人生安全。而溶解槽中高温熔融物与稀白液混合产生大量碱性水蒸气，至操作人员无法肉眼判断溶解槽内液位真实情况，其液位测量装置安全、准确显得尤为重要。
3.影响液位测量准确的因素
在溶解槽液位测量系统中，影响液位测量准确的因素有：①900℃左右的熔融物落入90℃左右的稀白液中，会产生大量汽化蒸汽：②虽然熔融物用中压蒸汽吹散后才落入水中，也会产生“噼啪”的爆声，由于吹散蒸汽的吹散角度，管口的喷嘴被腐蚀等原因，熔融物落入水中经常会产生较大的爆声：③熔融物落入水中，会产生飞溅，飞溅物会在溶解槽内壁粘附：④溶解槽内的溶液密度变化大，实际生产中密度在1.10X10³kg/m³1.25×10kg/m³之间变化；⑤溶解槽内的溶液(（主要成分为Na2CO3和Na2S),极易在设备内壁结垢，每次检修溶解槽时，在槽罐内壁都有厚厚一层结垢；⑥溶解槽内有4台侧壁安装的大功率搅拌器，使水在槽内逆时针旋转，加速熔融物的溶解，但会对液位测量准确有一定影响。
4.液位计选型及遇到的问题
在如上所述的溶解槽液位测量系统中，我们常常会遇到如下问题：
如选用静压式差压变送器测量液位，则导压管容易堵塞，由于溶解槽内溶解液的密度变化大，影响测量结果精度，zui大可以达到15%的误差。如选用雷达液位计，易受飞溅物粘附发射天线和喇叭口，汽化蒸汽也会在发射的天线上冷凝成水滴，影响测量。
如选用辐射式液位计，溶解槽内壁随着使用时间的变化，结垢加厚变化会严重影响测量结果，由于槽罐壁厚直径大，射源强度选择较高，溶解槽内维修量大，选用辐射式液位计对人体影响较大。如选用超声波液位计，易受爆声影响，同时受飞溅物粘附影响，超声波液位计在此基本不适合。
其余液位测量，如电容式，浮力式液位计，由于受结垢影响不能使用。
5.解决方案
由于在溶解槽液位控制对系统安全、生产有巨大影响，针对溶解槽液位测量的特点，我们选择了两套液位测量同时运行的方案，两套液位测量解决方案如下：
5.1带密度补偿的静压式测量方案
如图1所示，用2台差压变送器实现准确液位测量，差压变送器1检测液体密度，差压变送器2检测液位。在DCS系统中，用计算公式对液位进行修正。
h2=h1*p1/p2
其中H1----差压变送器2液位测量值(%)
p1----差压变送器2范围设定时的液体的密度
p2----差压变送器1测量的液体密度值
h2----修正后液位值(%)
在本系统中需要注意：①反冲洗使用水比气体较好；②溶解槽为敞口容器，反冲洗水压力不要太高，需要设置转子流量计控制反冲洗水流量：③密度变送器的负压侧引压孔必须在液位控制下限以下，尽可能加大引压孔之间距离。
5.2用带吹气的喇叭口式雷达液位测量
在本测量系统中，我们选用喇叭口式雷达液位计，由于雷达液位测量容易受飞溅物粘附，也容易受汽化蒸汽在发射天线上凝结成水滴影响，同时该处环境温度较高，我们采用带吹气的喇叭口式雷达液位进行测量，实际使用中，液位测量准确、可靠，需要在停车时检查、处理粘附的熔融物。雷达液位计需要注意选择合适的安装位置。
6.结束语
在溶解槽液位测量系统中，我们经过不断的观察、分析和讨论，zui终两套液位测量仪表测量准确、可靠，解决了生产中的难题，为生产装置稳定运行打下坚实基础。
液位测量在生产中被广泛使用，也是生产中基本的工艺控制参数，我们不管液位测量在多复杂的工况下进行，只要我们把复杂的工况中影响液位测量的关键因素找到，有针对性的选择适合的液位测量仪表，并追踪仪表使用情况，坚持不断改进，一定能满足生产和安全的需要。