干铵工序凝水罐液位计换型改进与应用

姜 彬，王华岳

（1.大化集团大连化工股份有限公司，辽宁 大连 116308；2.大连市第三人民医院，辽宁 大连 116023）

我公司新建联碱600kt／a装置的干铵工序凝水罐液位计，原设计采用和安装6台凯泰克AT100磁致伸缩液面计，自2009年底投入使用以来，暴露出测量不准确、死区范围过小、稳定性差、抗干扰差、易损坏、维护成本高、日常检修和安装不便利等问题，影响干铵工艺操作的正常运行。因此我们根据生产规模与运行特点，改用智能型浮筒式液面计，取得很好的效果。

1 凝水罐的液位调节作用

由图1可知，干铵整个工艺系统由加热器、凝水罐、远传液面计、液面调节阀、闪发器、干铵炉、凝水回收装置及管路组成的。

凝水罐是密闭压力容器，专门回收干铵工序加热器加热后的蒸汽冷凝液。凝水罐中形成的冷凝液流到闪发器，再由凝水泵把凝水打到其它工序或者送回电厂二次加热。利用凝水换热或者进行降温送给煅烧重灰水合器、精铵分离机充当洗水用。凝水罐的液位是由仪表自动调节阀控制，通过操作者设定液面的高低，来控制下一级闪发器的出气管网压力和凝水出水量，把凝水罐的液面控制好了，系统的管网压力就能保证平衡，凝水泵的出水量就能稳定的输送，保证凝水泵入口压力，使其不产生空化和气蚀现象，减轻泵叶轮的磨损，同时也能很好控制加热器的加热温度和进蒸汽流量。在实际生产中，进加热器1.4MPa蒸汽控制阀完全打开后，全是通过调节凝水罐液位来控制进干铵炉的热风温度，所以液面控制的好坏直接影响工艺指标、产品质量、安全运行、能源节约和联碱生产平衡。

蒸汽冷凝液是气液混合物，具有闪发性强、温度高、压力大、液面波动大、各种干扰多、气液传动大的特点。

2 AT100磁致伸缩液面计应用情况

2.1 工作原理

AT100磁致伸缩液位计是采用磁致伸缩原理设计而成的。其工作原理是：在一非磁性传感管内装有一根磁致伸缩线，在磁致伸缩线一端装有一个具有专利的压磁传感器，该压磁传感器每秒发出10个电流脉冲信号给磁致伸缩线，并开始计时，该电流脉冲同磁性浮子的磁场产生相互作用，在磁致伸缩线上产生一个扭应力波，这个扭应力波以已知的速度从浮子的位置沿磁致伸缩线向两端传送。直到压磁传感器收到这个扭应力信号为止，具有专利的压磁传感器可测量出起始脉冲和返回扭应力波间的时间间隔，根据时间间隔大小来判断浮子的位置，由于浮子总是悬浮在液面上，且磁浮子位置随液面的变化而变化，即时间间隔大小也就是液面的高低，然后通过全智能化电子装置将时间间隔大小信号转换与被测液位成比例的4～20mA信号进行输出。

2.2 存在的问题

通过一年多的实际使用发现，AT100磁致伸缩液面计零点死区范围过窄、过于灵敏、对测量环境要求太高、实用性差；由于冷凝液温度高，液面计里的浮子常常热胀冷缩，浮子一进入零点死区就显示最大液面值或者最小值，常常误导工艺操作；日常测量过程也不稳定，由于厂区存在各种不明的电磁信号，这些电磁信号干扰了压磁传感器发出的电脉冲信号和返回的扭应力波信号，所以导致时时出现测量液面最大或者最小；磁致伸缩线易断裂，传感管外皮较薄也极易折断和变形；而传感管与外浮筒的固定是采用卡套螺纹式，所以经常泄露蒸汽，日常更换和检修很费劲，故障范围大，难判断，备品配件价格较高，使用寿命很短。液位故障导致使用过程中自动调节阀开关波动大，加热温度忽高忽低，使湿氯化铵的受热不均匀，导致干铵炉结疤严重或者坐死炉膛，损坏搅拌和炉体设备，浪费蒸汽能源，引起凝水闪发系统压力超压等工艺事故。

3 智能型浮筒式液面计

3.1 工作原理

智能型浮筒式液位计由浮筒室、浮筒、杠杆、扭管组件、支承室组件、进口变送器等组成。基本原理是当被测液体的液位、密度或界面高低有所变化时，浮筒浮力相应改变，同时杠杆绕支撑点上下做圆周运动，使扭力管也随着旋转，芯轴也作相应的角度变化，旋转角度大约在4°，再通过变送器将角度信号转换为4～20mA信号远距离送到DCS控制室，实现工艺流程的自动检测与自动控制。

3.2 特点

智能型浮筒式液位计是广泛应用于炼油、化工、冶金、发电、制药等行业的各种液体贮罐、分离罐、加热器、水箱等容器监测液位的仪表。液位计筒体、浮筒等材料均选用1Cr18Ni9Ti以上不锈钢，具有较高的防腐性能，应用广泛。是监测高温高压、易燃、易爆、剧毒等不准泄漏流体比较先进的液位仪表。是适合容器内液体介质的液位、界面的测量。

远传变送器里使用灵敏的霍尔元件，能检测很小的转角信号，平均无故障时间长达8万小时以上，内设电磁干扰滤除器，显示过程变量、过程温度、百分数范围及扭力管旋转角度。

我们选用EL3010系列外浮筒侧侧安装，且是耐高温型，用在蒸汽冷凝液液面测量范围大，结构简单、安装和维护方便、防爆、价格低廉。在使用上无需担心像使用远传磁浮子液面计中经常发生的密封面泄漏、干簧管损坏和挂垢问题，也不像磁致伸缩液面计经常受电磁干扰和易损坏。浮筒液室里面的部件都是由不锈钢制成，纯机械连接结构，无需担心生锈和腐蚀问题。而且结构简单，检测电子部件远离测量介质，不易受高温影响和损坏，所以在维修和保养方面无需太多时间和费用。

3.3 缺点

液体比重变化引起严重输出误差，液体在扭矩管焊接处容易渗透泄露，物料聚焦在扭矩管或浮子上导致读数偏低或滞后。我们测量的是蒸汽冷凝液，正常工作时密度变化不大，介质比较干净，扭矩管均为好的不锈钢，机械构造和焊接质量好，所以在使用上可以避开智能型浮筒式液位计的缺点，保证测量精度。

3.4 工艺技术条件要求

测量范围：300～3 000mm（特殊可定做）

精确度：±0.5%FS

压力等级：4.0MPa、6.3MPa、16.0MPa、32.0 MPa或其它压力等级

介质密度：进口表头0.1～1.5g／cm3，必须为密度变化小的测量介质

介质温度：－196～400℃

安装形式：侧侧法兰式安装，需要伴热可以选择蒸汽夹套

4 换型改进后的使用效果

经过换型改进和现场安装，智能型浮筒式液位计实际投入使用后发现测量准确，液面计运行稳定，性能优越，安装简单，使用寿命长，维护方便，表现出较好的实用性，能真实反应凝水罐的液面，抗各种干扰性能好并且没有死区，解决了以前液面计使用中存在的很多问题。其环境适应性强，故障率低，并且出现故障容易查定，维修成本极低，原理简单易懂，仪表维护人员极易理解和掌握，各种配件简单、易于更换、性价比高，其价格也不算太高。对于高温、高压的密闭容器，且介质是蒸汽冷凝液，智能型浮筒式液位计是一种最经济实惠性液面计。它给化工作业带来极大方便，有效地指导生产操作，能通过调节阀自动调节凝水罐的液面，监视和控制生产过程，稳定了生产系统，减少能源浪费，有效的控制加热蒸汽流量和凝水利用，满足企业的能源控制和管理的需要，提高了企业的经济效益。

［1］ 王森，朱炳兴.仪表工［M］.北京：化学工业出版社，1992

［2］ 上海凡宜科技电子有限公司［R］.智能型浮筒式液位计