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    導波雷達液位計應用于燒堿蒸發工序中的技術說明

    2020-03-24    

       燒堿(學名為氫氧化鈉,分子式NaOH)是一種被廣泛用于各種生產過程中,用途廣泛的化工原料。 在化工生產中,燒堿提供堿性環境或作催化劑,其稀溶液家用時可以做洗滌液。在輕紡工業用于制紙漿、肥皂、合成洗滌劑、粘膠纖維、印染等,也用于冶金工業制鋁,石油工業加工各種石油產品以及化學工業加工各種有機中間體產品。在燒堿的生產過程中,蒸發工序是氯堿制堿的一個重要工序,該工序中各個蒸發罐液位的準確測量是實現燒堿蒸發工序自動出堿的關鍵所在。該工序中的堿液具有高溫、高濃度、強腐蝕性和易結晶的特點,在蒸發過程中,蒸發罐內易形成固、液、氣三相共存的情況,并且堿液長期處于沸騰狀態,極易形成虛假液位,給物位儀表的準確檢測帶來了極大的困難。
      如何選擇一種適合于堿液測量的液位儀表就顯得尤為重要了,目前國內外的化工物位液位檢測技術迅猛發,各種新型的物位液位測量儀表不斷出現,用戶在選擇測量儀表的范圍和類型也在增加,本文所介紹的導波雷達液位計就具有非常強的抗干擾能力,特別適用于測量液位波動大的工況。本文針對于應用導波雷達液位計側量燒堿蒸發罐液位,闡述了導波雷達液位計的側量原理和優點。通過在蒸發工序的實際應用,證明導波雷達液位計在燒堿蒸發工序應用中的可行性和可靠性。
      某公司年產15萬噸燒堿裝置蒸發工序蒸發罐的液位測量,初采用的是雙法蘭差壓式液位變送器,但由于堿液腐蝕性較強、溫度高,長期以來液位不能正常測量,不但不能滿足生產需要,而且增加了操作工、儀表工的工作量。而后又試用了多種物位檢測儀表,效果皆不盡人意。于是該公司引進了E+HFMP40型導波雷達液位計,經過多次試驗和長期使用,取得了非常好的使用效果,實現了燒堿蒸發工序出堿的自動控制。
    1導波雷達液位計的測量原理和優點
      1.1測量原理
      導波雷達液位計是基于時間行程原理的“俯視式”測量儀表,其測量原理如圖1所示。導波雷達液位計在測量從參考點(儀表過程連接處)到被測物料表面的距離時,脈沖發生器產生高頻脈沖,高頻脈沖注人探頭并沿著導波體向下傳輸,導波體可以是金屬硬桿或柔性金屬纜繩。當脈沖遇到物料表面時被反射,反射脈沖信號沿導波體傳遞至接收器,并終送人微處理器中將距離信號轉換為物位信號。
    設。為光速,參考點到被測物料表面的距離D與脈沖發出到接收所用時間t成正比:
      D=c·t/2
      根據已知空罐高度E,則液位L的計算式如下:
      L=E-D
      導波雷達液位計主要由發射和接收裝置、導波探頭、信號處理器、操作面板、顯示表頭及故障報警等部分構成。導波探頭是導波雷達液位計的重要組成部分,在液位計選型時,根據工況的不同選擇適宜的導波探頭,才能測得準確的液位。導波探頭分為桿式、纜式和同軸桿式三大類,不同類型的導波探頭有各自的優缺點。桿式適宜測量存在起泡、沸騰表面或形成湍流的介質,對蒸汽和泡沫有很強的抑制力,但不宜應用于太大量程的測量,原因是桿式太長不易運輸和安裝;纜式適用于大量程的測量,不受量程范圍的限制,而且適宜測量粘稠性液體或固體粉末介質;同軸桿式適宜測量液化氣和介電常數低的液體。
      1.2導波雷達液位計的優點
      導波雷達液位計除了具有一般雷達液位計的優點外,還具有如下獨特的優點:
      a.可測量多種不同介質。測量介質包括液體、固體、顆粒及粉料等,且不受介電常數、溫度、壓力及密度等條件變化的影響,可測量介電常數在1.4一100.0(空氣的介電常數是1.0)的幾乎所有的液體和漿體‘。
      b.信號穩定、準確。信號在導波探頭中的傳輸不受液面波動和儲罐中障礙物的影響,液位計所接收到的返回信號較強,并且導波雷達可根據底部回波信號將測量值加以修正,使信號更為穩定準確。
      c.特別適合測量含有蒸汽、霧氣和泡沫的介質。霧氣和泡沫對測量無影響,由于電磁波不通過空間傳播,因而霧氣不會引起信號衰減,泡沫也不會對信號進行散射而損失能量z。
    d.能耗低。導波雷達液位計輸出到導波探頭的信號能量非常小,約為常規雷達發射能量(1mW)的10%(約0.1mW),因此采用的是回路供電而不是單獨的交流供電,從而極大地節省了安裝費用藝。
    2導波雷達液位計與其他液位儀表應用的比較
    液位儀表種類繁多,在不同的工況,各類液位儀表各具優勢。但是蒸發工序的工況比較復雜,堿液具有高溫、高濃度、強腐蝕性且易結晶的特點,導致儀表故障率高、維護量大、使用周期短、在線檢修困難。在此種工況下,以往采用的液位儀表類型有:電極式液位開關、雙法蘭差壓式液位變送器及電容式物位計等。電極式液位開關為非連續性液位測量儀表,不能實時監測罐內液位變化的情況,并且電極表面容易結鹽,往往測得虛假液位,導致開關閥誤動作,非常不利于生產操作;雙法蘭差壓式液位變送器的隔膜片周圍易結晶、結鹽,致使測量信號嚴重滯后,不準確;電容式物位計的電極易被堿液腐蝕,導致電極破裂致使測量信號不準確。為解決此類問題,將導波雷達液位計應用于該工序,經過長期實際使用,取得了非常好的測量效果,極大地提高了生產效率。導波雷達液位計是能同時滿足高溫、強腐蝕及結晶等條件的檢測儀表。表1為4種液位儀表使用情況的比較。
       導波雷達液位計在許多復雜的工況下都能使用,其綜合性能優于其他常規液位儀表。蒸發工序操作工初采用觀看旁通視鏡的原始方法獲得蒸發罐的液位高度,在惡劣的現場條件下,給操作工帶來許多不安全的因素,而其他液位儀表的使用又不盡人意。在采用導波雷達液位計后,經過多年的使用,證實該類液位儀表不但測量準確而且運行穩定,既減輕了操作工的工作量和儀表工的維護量,又滿足了蒸發工序過程自動控制的要求,從而極大地提高了生產技術水平。 
     
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