界面計(jì)的故障分析及技術(shù)改造

       界面計(jì)是用于測(cè)量?jī)煞N不同比重且互不相容液體分界面高度（液位）的儀表，一般用于產(chǎn)品分離、試劑配對(duì)等較復(fù)雜的工業(yè)控制。酸、堿等易腐蝕工作環(huán)境會(huì)對(duì)儀表造成不同程度的影響；溫度及壓力的變化也會(huì)引起測(cè)量介質(zhì)密度的變化，從而改變儀表原來的量程，出現(xiàn)測(cè)量誤差。
       界面計(jì)在不同工藝測(cè)量中有不同的表現(xiàn)形式：常見的有差壓式界面計(jì)、雙法蘭式界面計(jì)、浮力式界面計(jì)等，因取壓介質(zhì)不同，測(cè)量中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種故障。某鋼廠β9MN是其化工公司新增的甲基萘油深加工高附加值化工產(chǎn)品，為了滿足國(guó)際市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的要求，必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行吲哚含量的脫除，β9MN中吲哚脫除采用的是硫酸法工藝，在此強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的工藝環(huán)境下，儀表界面計(jì)會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕、堵塞、密度變化引起的測(cè)量不準(zhǔn)等故障，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，同時(shí)也增加了儀表維護(hù)的工作量。
       一、界面計(jì)異常原因分析
       原設(shè)計(jì)對(duì)3K-9605塔界面測(cè)量?jī)x表采用的是電傳型外置式浮筒位計(jì)，由于油、酸、堿的工藝環(huán)境，塔、儀表的接管和截止閥均采用了聚四氟乙烯內(nèi)襯，而接觸的物料，無論是上層液β9MN還是下層含吲哚β9MN酸、堿都是容易凝固的物料。盡管液位計(jì)本體采用夾套保溫，但儀表的接口段無夾套，且塔上的引出管和截止閥都是聚四氟乙烯內(nèi)襯，傳熱效果差，即使增設(shè)外保溫效果也不理想。物料總在儀表的上下連接管處凝結(jié)、堵塞。加上密度變化的影響，塔內(nèi)的物料界面也無法正確指示。
       二、解決方案
       1、方案的提出
       問題的癥結(jié)：采用塔外測(cè)量方法，無論使用何種儀表都會(huì)因物料引出管線易堵而影響測(cè)量，或者受引出管線頻遭腐蝕及介質(zhì)密度的變化而影響實(shí)際使用。對(duì)此我們探索避開塔外檢測(cè)的方式，設(shè)想塔內(nèi)直接檢測(cè)的可能性。經(jīng)查核分離塔圖紙和實(shí)物后，確定此塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔內(nèi)留有較大空間，將儀表插入塔內(nèi)直接測(cè)量的可能性是存在的。
       方案實(shí)施：選擇一種既能檢測(cè)塔內(nèi)兩組物料的界面，又具有較強(qiáng)防腐性能，且性價(jià)比較高的儀表：插入式電傳磁性液位變送器。變送器正常工藝工作范圍在50%～75%之間。變送器的檢測(cè)管內(nèi)裝有一組干簧管精密電阻，當(dāng)管外磁浮子隨液位上下變化時(shí)，管內(nèi)位于液面處的干簧依次接通使變送器的電阻值發(fā)生變化，接線盒內(nèi)的轉(zhuǎn)換電路模塊將其阻值轉(zhuǎn)換成電流輸出。根據(jù)界面計(jì)兩種不同密度的波動(dòng)范圍，設(shè)計(jì)針對(duì)這臺(tái)界面計(jì)的專用浮球，通過浮球的位置反映界面的高度。聯(lián)系儀表廠家根據(jù)我們提供的參數(shù)定制浮球，凡與物料接觸部分均采用聚四氟乙烯（PTFE）材質(zhì)，完全適用于油、酸、堿工藝環(huán)境。此方法既避免了物料凝結(jié)又解決了儀表腐蝕問題，使3K-9605的界面測(cè)量性能有了根本的改變。電傳型外置式浮筒位計(jì)改造成插入式電傳磁性液位變送器的對(duì)比如圖1所示。
        

      2、浮球的設(shè)計(jì)
       此界面計(jì)的改造關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)一個(gè)浮球浮于兩種介質(zhì)中間，以滿足測(cè)量的要求。以3K-9605塔為例：根據(jù)工藝測(cè)量參數(shù)，介質(zhì)參數(shù)；γ1＝1.53 g/cm³ （酸）， γ2＝0.975 g/cm³ （β9MN、吲哚）。
       為此我們?cè)O(shè)計(jì)的浮球的密度必須在γ1＝1.53 g/cm³ （酸）和γ2＝0.975 g/cm³ （β9MN、吲哚）之間，取其平均數(shù)：
       γ浮球＝ (1.53＋0.975) ÷2＝1.2525 g/cm³
       浮球的設(shè)計(jì)如圖2所示。
       其中： H＝50 mm   D＝120 mm   d＝40 mm

       浮子的體積；
        S底面積＝3.14×（6²－2²）＝100.48 cm²
       V體積＝SH＝100.48×5＝502.4cm³
       浮子的重量＝浮子的密度×體積＝1.2525×502.4＝629.256g
       浮子重量不夠可以用填充的方法，增加浮球的重量。以保證浮球處于界面位置，保證測(cè)量準(zhǔn)確性。
       經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，其精度可以到達(dá)0.4級(jí)，效果明顯。
       三、改造后效果
       在硫酸法β9MN脫吲哚特定工藝中，采用插入式檢測(cè)，避開常規(guī)的塔外檢測(cè)方法，解決了原設(shè)計(jì)導(dǎo)壓管易凝結(jié)物料堵塞又易腐蝕的測(cè)量技術(shù)難點(diǎn)；此界面計(jì)通過磁耦合傳遞信號(hào)的傳感器且所有接液部分均采用PTFE材質(zhì)，避免了儀表傳感器在酸、堿、油中受腐蝕或密封損壞的儀表常見故障。插入式電傳磁性液位變送器技術(shù)含量雖然不高，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定實(shí)用、價(jià)格低廉,性價(jià)比高，設(shè)計(jì)思想合理。
       改造投用至今已有5年，β9MN脫吲哚生產(chǎn)因3K-9605分離塔界面能正確指示而使整個(gè)生產(chǎn)流程操作穩(wěn)定可靠，不僅保證了產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量，也大大減輕了儀表檢修人員的工作強(qiáng)度。
       四、結(jié)束語(yǔ)
       在現(xiàn)有化工生產(chǎn)的界面測(cè)量中，差壓變送器、雙法蘭變送器或浮筒液位計(jì)仍在大量使用，普遍存在被測(cè)物料密度變化時(shí)造成較大誤差的缺陷，在處理上僅能按生產(chǎn)實(shí)測(cè)進(jìn)行適時(shí)修正，既麻煩又不可靠，誤差也大。尤其在甲基萘物料液位測(cè)量中，浮筒液位計(jì)的儀表常因保溫效果差，揮發(fā)的物料在其檢測(cè)機(jī)構(gòu)的刀刃上凝結(jié)，導(dǎo)致液位指示異常。以上改造案例表明，只要工藝、設(shè)備條件許可，將界面測(cè)量?jī)x表改成相適應(yīng)型號(hào)規(guī)格的電傳磁性液位計(jì)，使用狀況會(huì)有根本的變化，對(duì)類似企業(yè)提高工藝測(cè)量和控制技術(shù)水平具有借鑒和推廣的意義。