界面計的故障分析及技術(shù)改造

       界面計是用于測量兩種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、試劑配對等較復(fù)雜的工業(yè)控制。酸、堿等易腐蝕工作環(huán)境會對儀表造成不同程度的影響；溫度及壓力的變化也會引起測量介質(zhì)密度的變化，從而改變儀表原來的量程，出現(xiàn)測量誤差。
       界面計在不同工藝測量中有不同的表現(xiàn)形式：常見的有差壓式界面計、雙法蘭式界面計、浮力式界面計等，因取壓介質(zhì)不同，測量中經(jīng)常會出現(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，為了滿足國際市場對產(chǎn)品的要求，必須對產(chǎn)品進行吲哚含量的脫除，β9MN中吲哚脫除采用的是硫酸法工藝，在此強酸、強堿的工藝環(huán)境下，儀表界面計會經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕、堵塞、密度變化引起的測量不準(zhǔn)等故障，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，同時也增加了儀表維護的工作量。
       一、界面計異常原因分析
       原設(shè)計對3K-9605塔界面測量儀表采用的是電傳型外置式浮筒位計，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)：采用塔外測量方法，無論使用何種儀表都會因物料引出管線易堵而影響測量，或者受引出管線頻遭腐蝕及介質(zhì)密度的變化而影響實際使用。對此我們探索避開塔外檢測的方式，設(shè)想塔內(nèi)直接檢測的可能性。經(jīng)查核分離塔圖紙和實物后，確定此塔結(jié)構(gòu)簡單，塔內(nèi)留有較大空間，將儀表插入塔內(nèi)直接測量的可能性是存在的。
       方案實施：選擇一種既能檢測塔內(nèi)兩組物料的界面，又具有較強防腐性能，且性價比較高的儀表：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，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)界面計兩種不同密度的波動范圍，設(shè)計針對這臺界面計的專用浮球，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的界面測量性能有了根本的改變。電傳型外置式浮筒位計改造成插入式電傳磁性液位變送器的對比如圖1所示。
        

      2、浮球的設(shè)計
       此界面計的改造關(guān)鍵在于設(shè)計一個浮球浮于兩種介質(zhì)中間，以滿足測量的要求。以3K-9605塔為例：根據(jù)工藝測量參數(shù)，介質(zhì)參數(shù)；γ1＝1.53 g/cm³ （酸）， γ2＝0.975 g/cm³ （β9MN、吲哚）。
       為此我們設(shè)計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，保證測量準(zhǔn)確性。
       經(jīng)現(xiàn)場測試，其精度可以到達0.4級，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，避開常規(guī)的塔外檢測方法，解決了原設(shè)計導(dǎo)壓管易凝結(jié)物料堵塞又易腐蝕的測量技術(shù)難點；此界面計通過磁耦合傳遞信號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)簡單、穩(wěn)定實用、價格低廉,性價比高，設(shè)計思想合理。
       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度。
       四、結(jié)束語
       在現(xiàn)有化工生產(chǎn)的界面測量中，差壓變送器、雙法蘭變送器或浮筒液位計仍在大量使用，普遍存在被測物料密度變化時造成較大誤差的缺陷，在處理上僅能按生產(chǎn)實測進行適時修正，既麻煩又不可靠，誤差也大。尤其在甲基萘物料液位測量中，浮筒液位計的儀表常因保溫效果差，揮發(fā)的物料在其檢測機構(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，將界面測量儀表改成相適應(yīng)型號規(guī)格的電傳磁性液位計，使用狀況會有根本的變化，對類似企業(yè)提高工藝測量和控制技術(shù)水平具有借鑒和推廣的意義。