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　　摘要：液位監(jiān)控及連鎖是石化企業(yè)安全生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，液位開(kāi)關(guān)是保證這一重要環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備，液位是否能被準(zhǔn)確監(jiān)控，連鎖動(dòng)作是否可靠直接取決于液位開(kāi)關(guān)的性能好壞。本文簡(jiǎn)要敘述了幾種常見(jiàn)液位開(kāi)關(guān)工作原理優(yōu)、缺點(diǎn)，并詳細(xì)論述了ELL-SA外測(cè)液位開(kāi)關(guān)的測(cè)量原理及其特點(diǎn)，并結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況介紹了安裝方法；通過(guò)幾種液位開(kāi)關(guān)的比對(duì)，可作為用戶根據(jù)自身工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況選用合適液位開(kāi)關(guān)的參考。
　　
　　關(guān)鍵詞：液位監(jiān)控、連鎖、液位開(kāi)關(guān)、浮球式、光電式、超聲波、外測(cè)式液位開(kāi)關(guān),丁辛醇儲(chǔ)罐,變頻超聲波技術(shù)、變頻變幅、微振動(dòng)分析
　　
　　The Application of External Liquid Level Switch in the?Butanol and Octanol Tank
　　
　　Zhanghongfei，Liangdong
　　
　　(PetroChina DAQING Petrochemical Pompany，Heilongjiang，Daqing)
　　
　　Abstract: This paper briefly describes the measuring principle and characteristics of the external liquid level switch, and introduces the installation method according to the actual conditions on site，which has a certain significance of application.
　　
　　Keywords: external liquid level switch，butanol and octanol tank，frequency conversion ultrasonic technology
　　
　　一、引言
　　
　　安全工作是企業(yè)生存與發(fā)展的基礎(chǔ)，也是國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民群眾生命健康安全的根本保障。石油化工行業(yè)的特點(diǎn)是生產(chǎn)工藝復(fù)雜、設(shè)備高溫高壓、原料和產(chǎn)品易燃易爆，因此安全工作在石化企業(yè)的各項(xiàng)工作中處于首要位置。石化企業(yè)中有四大zui重要的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，液位、壓力、溫度和流量，液位作為四大重要數(shù)據(jù)之一，對(duì)于它的監(jiān)控在石化企業(yè)安全生產(chǎn)中有著舉足輕重作用。
　　
　　近幾年，隨著我國(guó)石油化工行業(yè)的不斷發(fā)展，石化企業(yè)安全生產(chǎn)面臨著許多新的形勢(shì)，特別是近年來(lái)重大事故頻發(fā)，使國(guó)家和社會(huì)各界對(duì)石油化工企業(yè)的安全生產(chǎn)提出了更高的要求。SIS系統(tǒng)（安全儀表系統(tǒng)）在石化企業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的運(yùn)用，不僅可實(shí)現(xiàn)液位到達(dá)監(jiān)測(cè)位置報(bào)警，而且可連鎖動(dòng)作相關(guān)設(shè)備，這樣也就對(duì)液位開(kāi)關(guān)的可靠性、穩(wěn)定性、性以及簡(jiǎn)便性提出了更高的要求。
　　
　　大慶石化公司丁辛醇裝置于1986年6月18日建成投產(chǎn)，裝置以丙烯、合成氣為原料，采用Davy/DOW低壓羰基合成工藝技術(shù)生產(chǎn)2-乙基己醇和正丁醇，同時(shí)副產(chǎn)異丁醇。2012年裝置進(jìn)行擴(kuò)能改造，羰基合成系統(tǒng)由氣相循環(huán)改為液相循環(huán)，原裝置后部系統(tǒng)變?yōu)槎〈忌a(chǎn)線，同時(shí)增加一條辛醇生產(chǎn)線。
　　
　　在丁辛醇裝置的生產(chǎn)中，其zui終產(chǎn)品和中間產(chǎn)品都屬于液體，很多具有易燃易爆、易揮發(fā)、有毒性、有刺激性氣味等特點(diǎn)，裝置設(shè)有儲(chǔ)罐區(qū)域。為了防止空罐和冒罐，公司投產(chǎn)以來(lái)用了幾種液位開(kāi)關(guān)，浮球式、光電式液位開(kāi)關(guān)，由于這兩幾種液位開(kāi)關(guān)是插入式，需在罐上開(kāi)孔，造成罐區(qū)周圍長(zhǎng)期存在異味，由于各自的局限性，有時(shí)開(kāi)關(guān)誤報(bào)，導(dǎo)致連鎖動(dòng)作失誤。之后又選用了西安定華的ELL變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)。
　　
　　二、幾種開(kāi)關(guān)的工作原理
　　
　　2.1、浮球式液位開(kāi)關(guān)的工作原理
　　
　　利用浮球液位開(kāi)關(guān)的磁性浮子隨液位升或降，使傳感器檢測(cè)管內(nèi)設(shè)定位置的干簧管芯片動(dòng)作，發(fā)出接點(diǎn)開(kāi)（關(guān)）轉(zhuǎn)換信號(hào)。
　　
　　在密閉的非導(dǎo)磁性管內(nèi)安裝有一個(gè)或多個(gè)干簧管，然后將此管穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)中空且內(nèi)部有環(huán)形磁鐵的浮球，液體的上升或下降將帶動(dòng)浮球一起上下移動(dòng)，從而使該非導(dǎo)磁性管內(nèi)的干簧管產(chǎn)生吸合或斷開(kāi)的動(dòng)作，從而輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。
　　
　　2.2、光電式液位開(kāi)關(guān)的工作原理
　　
　　光電液位開(kāi)關(guān)使用紅外線探測(cè)，利用光線的折射及反射原理，光線在兩種不同介質(zhì)的分界面將產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。當(dāng)被測(cè)液體處于高位時(shí)則被測(cè)液體與光電開(kāi)關(guān)形成一種分界面，當(dāng)被測(cè)液體處于低位時(shí)，則空氣與光電開(kāi)關(guān)形成另一種分界面，這兩種分界面使光電開(kāi)關(guān)內(nèi)部光接收晶體所接收的的反射光強(qiáng)度不同，即對(duì)應(yīng)兩種不同的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
　　
　　2.3、ELL-SA變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)的工作原理（如圖一）
　　
　　西安定華股份的EL-SAL變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)是擁有的自適應(yīng)“變頻變幅超聲波技術(shù)”， 是指儀表可根據(jù)接收到信號(hào)波頻、波強(qiáng)或波長(zhǎng)的不同，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)射信號(hào)的波頻、波強(qiáng)或波長(zhǎng)。
　　
　　1、一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)用吸附于外罐壁的兩個(gè)探頭來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，一個(gè)是發(fā)射探頭，一個(gè)是接收探頭；
　　
　　2、發(fā)射探頭可變頻、變幅發(fā)射超聲波，接收探頭接收沿著罐壁傳播過(guò)來(lái)的余振信號(hào)；
　　
　　3、當(dāng)被監(jiān)測(cè)點(diǎn)有液體時(shí)，發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波信號(hào)會(huì)向液體中傳播掉一部分，接收探頭接收到的余振信號(hào)經(jīng)過(guò)了大幅衰減，幅值會(huì)變?。?br />　　
　　4、當(dāng)被監(jiān)測(cè)點(diǎn)無(wú)液體時(shí)，發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波信號(hào)不會(huì)在空氣中傳播掉，接收探頭接收到的余振信號(hào)衰減很小，幅值會(huì)變大；
　　
　　5、接收探頭把接收到的信號(hào)傳給主機(jī)，主機(jī)會(huì)自動(dòng)根據(jù)信號(hào)幅值的大小等特征判斷被監(jiān)測(cè)點(diǎn)有液或無(wú)液；
　　
　　6、根據(jù)有液或無(wú)液輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量，用于聯(lián)鎖相關(guān)設(shè)備或進(jìn)行聲光報(bào)警。
　　
　　圖一、變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)的工作原理
　　
　　三、幾種液位開(kāi)關(guān)的優(yōu)、缺點(diǎn)比較
　　
　　3.1、浮球式液位開(kāi)關(guān)
　　
　　優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　1、浮球開(kāi)關(guān)不含容易導(dǎo)致故障發(fā)生和波紋管、彈簧、密封等部件，而是采用直浮子驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)內(nèi)部磁鐵；
　　
　　2、浮球液位開(kāi)關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、安全可靠的液位控制器。它比一般機(jī)械開(kāi)關(guān)速度快、工作壽命長(zhǎng)；與電子開(kāi)關(guān)相比，它又有抗負(fù)載沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn),一只產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制；
　　
　　3、應(yīng)用廣泛
　　
　　缺點(diǎn)：
　　
　　1、浮球開(kāi)關(guān)是簡(jiǎn)單的被動(dòng)器件，并且不具有自檢查功能，需要對(duì)其進(jìn)行定期檢查與維護(hù)；
　　
　　2、浮球或浮筒物位計(jì)是活動(dòng)部件，因此用在更濃或黏稠液體中時(shí)會(huì)被弄臟。測(cè)量精度較差，黏度<0.8mpa*s時(shí)不能工作。對(duì)容器內(nèi)壓力、密度、介電常數(shù)有要求、安裝需停產(chǎn)、清罐、開(kāi)孔、動(dòng)火。
　　
　　3、安裝位置比較高，維修檢查時(shí)必須搭設(shè)腳手架，人員高空作業(yè)；
　　
　　4、浮球式液位開(kāi)關(guān)配套的閥門、法蘭等處屬于密封點(diǎn)，一旦有泄漏，難于維修，如果切斷閥關(guān)不嚴(yán)，液位開(kāi)關(guān)無(wú)法切出；
　　
　　5、開(kāi)關(guān)內(nèi)部與罐體連通，充滿介質(zhì)，冬季外部需要保溫伴熱，儀表維護(hù)量較大，另外，伴熱管路復(fù)雜，與現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)罐整體性不協(xié)調(diào)。
　　
　　3.2、光電式液位開(kāi)關(guān)
　　
　　優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　1、沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,可靠性高；
　　
　　? 2、體積小，性價(jià)比高；
　　
　　3、液位控制精度高，可重復(fù)性好。
　　
　　缺點(diǎn)：不適用于冷凍液體和結(jié)晶液體。
　　
　　3.3、ELL-SA變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)
　　
　　優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　1、技術(shù)：產(chǎn)品采用了西安定華的“微振動(dòng)分析”信號(hào)處理技術(shù)，保證了可靠性和度；
　　
　　2、安全：在測(cè)量有毒害、有腐蝕、有壓力、易燃爆、易揮發(fā)、易泄漏的液體時(shí)，不使用閥門、連通管、接頭，沒(méi)有漏點(diǎn)，不接觸罐內(nèi)的液體和氣體，非常安全。即使在儀表?yè)p壞或維修狀態(tài)下，也*引起泄漏、毒害、爆炸的可能。
　　
　　3、安裝、維修方便：安裝維修時(shí)不動(dòng)火，不清罐，不影響生產(chǎn)。
　　
　　4、可靠耐用：傳感器和儀表中無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，并嚴(yán)格密封，與外界隔離，不會(huì)磨損或腐蝕。
　　
　　5、適用廣泛：與被測(cè)介質(zhì)的壓力、溫度、密度、介電常數(shù)、黏度及有無(wú)腐蝕性無(wú)關(guān)?？蓮V泛用于石化、化工、油庫(kù)、石油、電力、液體儲(chǔ)運(yùn)、醫(yī)藥等行業(yè)。
　　
　　缺點(diǎn)：對(duì)罐體的材質(zhì)要求為不能是非硬質(zhì)材料。對(duì)安裝要求較高，測(cè)量探頭安裝間距為1米左右，兩個(gè)探頭中間不能有焊縫（即在同一塊鋼板上）。
　　
　　四、ELL-SA變頻超聲波的安裝要求
　　
　　ELL-SA外測(cè)液位開(kāi)關(guān)由儀表主機(jī)（變送器）和探頭組成，立罐單點(diǎn)儀表安裝如圖二所示。
　　　　
　　4.1、儀表主機(jī)的安裝要求
　　
　　1、在罐子報(bào)警點(diǎn)附近選擇位置，低位報(bào)警點(diǎn)在近報(bào)警點(diǎn)位置安裝；高位可在罐頂選擇近報(bào)警點(diǎn)位置安裝，盡量縮短探頭到變送器距離；
　　
　　2、變送器安裝采用2寸立管固定或安裝儀表保護(hù)箱，立管高度1.2~1.5米。變送器安裝位置盡量選擇便于操作、觀察、人員易到位置；
　　
　　3、避免陽(yáng)光直射
　　
　　4.2、探頭的安裝要求
　　
　　ELL-SA外測(cè)液位開(kāi)關(guān)能否可靠工作，在很大程度上取決于測(cè)量頭的安裝是否正確，對(duì)于碳鋼儲(chǔ)罐，測(cè)量頭一般采用磁力強(qiáng)力磁環(huán)直接吸附；對(duì)于不銹鋼儲(chǔ)罐，則采用膠粘貼或焊接連接底座。
　　
　　1、按報(bào)警點(diǎn)在壁上選擇測(cè)量頭安裝位置，兩個(gè)測(cè)量頭間距1000mm，不跨焊縫，距水平焊縫距離大于100mm，距豎直焊縫距離大于300mm，盡量遠(yuǎn)離焊縫；
　　
　　2、罐壁測(cè)量頭安裝表面打磨規(guī)范，容器壁上的安裝面尺寸應(yīng)保證為不小于φ80mm的圓面，表面平面度應(yīng)達(dá)到0.15mm，表面粗糙度應(yīng)達(dá)到1.6。安裝面應(yīng)無(wú)焊渣、漆塊，使測(cè)量頭能夠*緊密地貼附在容器壁上；
　　
　　3、儀表高低位校準(zhǔn)過(guò)程中探頭到主機(jī)之間線纜長(zhǎng)度要與zui終使用線纜長(zhǎng)度一致；
　　
　　4、探頭安裝完畢后，用密封膠可靠密封。
　　
　　五、 實(shí)際使用中的效果測(cè)試
　　
　　5.1、企業(yè)使用ELL-SA變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)的目的
　　
　　防滲漏，消除罐區(qū)周圍存在異味，液位開(kāi)關(guān)高位監(jiān)控，可靠連鎖進(jìn)液泵，防冒罐。
　　
　　5.2、要求實(shí)現(xiàn)的功能
　　
　　公司對(duì)其中的七個(gè)儲(chǔ)罐進(jìn)行了改造，由原來(lái)的常壓儲(chǔ)罐改為浮頂式儲(chǔ)罐，對(duì)配套的儀表同時(shí)進(jìn)行了更新改造，應(yīng)用西安定華新型的ELL-SA外測(cè)式液位開(kāi)關(guān)。
　　
　　丁辛醇儲(chǔ)罐直徑12m，高度15.7m，罐壁厚度11mm，高報(bào)點(diǎn)（液位高于此位置報(bào)警）12m。
　　
　　超過(guò)高報(bào)點(diǎn)時(shí)，DCS室聲光報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)連鎖進(jìn)料泵關(guān)閉，停止進(jìn)料。
　　
　　5.3、實(shí)際使用效果
　　
　　儲(chǔ)罐進(jìn)料泵啟動(dòng)，從低液位開(kāi)始進(jìn)料，ELL-SA變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)繼電器輸出長(zhǎng)閉，儀表顯示LO（無(wú)液狀態(tài)），當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)料到12m，儀表顯示由LO變?yōu)镠I（有液狀態(tài)），繼電器輸出由常閉變?yōu)槌ｉ_(kāi)，連鎖進(jìn)料泵關(guān)閉，進(jìn)料停止，DCS室聲光報(bào)警器紅燈亮起，警報(bào)響起。七臺(tái)ELL-SA變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)全部進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試，均能達(dá)到預(yù)期的使用效果。結(jié)論，ELL-SA變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)的使用效果完夠滿足企業(yè)的要求。
　　
　　六、結(jié)束語(yǔ)
　　
　　通過(guò)對(duì)ELL-SA變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)在實(shí)際工況下的安裝測(cè)試，效果十分理想，ELL變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)還具有防爆等級(jí)、防護(hù)等級(jí)高的特點(diǎn)，有隔爆型（EXd）和本安型（EXia）；有IP67和IP65，因此ELL變頻超聲波液位開(kāi)關(guān)適用于各種容器各種液體的定點(diǎn)液位測(cè)量及報(bào)警連鎖，可廣泛用于石化、化工、油庫(kù)、石油、電力、液體儲(chǔ)運(yùn)等行業(yè)，在壓力容器、危險(xiǎn)化學(xué)液體、易燃易爆液體等的定點(diǎn)液位測(cè)量及報(bào)警領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展前景。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　
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