智能电容式液位计在石油化工行业的应用

张东民，马艳玲，李民举，马振伟

（江苏新海石化有限公司 仪修车间，江苏 连云港 222113）

锅炉汽包水位测量的重要性是人所共知的，长期以来锅炉汽包水位连续测量技术方面得到了突破，原来的存在“假水位”、反应慢、成本高、正负迁移等问题，目前得到了很好的解决。本公司2017 年采用北京科普斯特自动化仪表有限公司针对锅炉汽包水位测控工况专利设计生产出的CAP-3031 智能电容式液位计[1]，目前安全平稳运行中。

1 设计要求

1.1 目的

原先采用平衡容器加变送器方式测量液位，由于经常出现波动或者不可靠情况，后来改用智能电容式锅炉汽包液位计。该液位计是采用先进的、具有全程测量自动朴偿功能的高基准电容检测专利技术制造而成，解决了传统电容式液位计难以克服的测量系统温度漂移大，被测介质介电常数变化对测量的影响大，测试线性较差及需要人工进行现场标定等问题。能够对锅炉汽包水位实现安全、可靠、准确的全工况测控，对保证锅炉安全、高效、节能运行有重要意义。可广泛应用于各种规格的工业汽包、高加、余热锅炉汽包、转化炉等压力容器的液位测控。

1.2 工作原理

利用液位变化与其对测量探极产生的电容变化之间的关系，通过专用模式系统软件将检测的电容变化经各种补偿计算后，输出与物位变化成正比的两线制 4mA ～20mA模拟电流环及4 组 SPST(NO）固态继电器触点。

1.3 主要技术指标及特点

1.3.1 技术指标

智能液位计工作电压：最大30V，最小18V（CAP-3031-R，输出 3.5mA 时）；防爆等级：Exia ⅡCT6Ga；防护等级：IP65；测量范围：0mm ～1270mm；测量周期：0.5s；分辨率：0.02mm；延时：1s ～60s；可独立编程；介质温度：450℃，非标可达600℃；通讯协议：HART；电磁兼容：通过CE 认证，通过SIL3[2]安全完整性等级认证。

1.3.2 技术特点

具有全工况条件（锅炉启、停、排污、事故工况等）下液位准确连续测控功能，能够对液相介质介电常数变化、汽相介质介电常数变化同时进行自动补偿，无需现场标定，能够对测量系统的温度漂移进行自动补偿，全温度范围测量系统温漂不超过0.lpF，耐高温、高压、长寿命、高可靠、高精度、高稳定，手持标定仪为中文操作环境，轻松整定，带自诊断。

2 产品介绍

2.1 产品图片及接线

本系统测量精度仅依赖于补偿探头测量精度的不同而有所不同，系统测量对探极制作质量的不同存在一个相对固定偏差，可通过折线运算功能消除、模拟精度等同于系统操作精度满量程±0.1% ，本系统可提供4 组 SPST(NO）固态继电器触点输出。

2.2 接线示意图

变送器为两线制电流环（无极性输入方式），电流环路与测量系统隔离，CAP-3031-R 系列产品具备固态继电器输出。固态继电器接线可能带高压，所有现场电缆线的绝缘电压应至少是250W，应注意安全。

图1 智能电容式锅炉汽包液位计Fig.1 Intelligent condenser type boiler drum level gauge

图2 变送器接线示意图Fig.2 Wiring diagram of transmitter

2.3 产品配置及应用

该产品配置简单，但技术含量高，主要由变送器[3]（控制器）、保护套、密封接头及筒体组成，变送器可插拔更换。在涉及企业生产重大设备的安全保护——锅炉水位保护上，应用CAP-3031 产品可以从热控专业方面彻底解决锅炉汽包满、缺水事故隐患，对实现企业安全生产、高效生产、文明生产都有极大的积极意义，符合生产企业积极倡导的“节能环保”的立业理念，长达六年的产品质保承诺，可为生产企业节省大量的设备预期维护费用。主要应用在热电、煤化工、炼油、化工等高温高压炉上，应用广泛，得到了用户一致好评。

图3 改造前图片Fig.3 Picture before transformation

图4 改造后图片Fig.4 Picture after transformation

表1 电容液位计和平衡容器比较Table 1 Comparison between capacitance level gauge and balance vessel

2.4 改造前后对比

改造前采用的是玻璃板和玻璃管液位计和平衡容器液位计，经常标定灌水校验，既危险又繁琐，结垢或者堵塞后看不清，给操作带来了极大的不便，改造前如图3 所示。

改造后选择电容式液位计加就地磁敏液位计方式，磁敏液位计运行稳定，现场清晰可见，电容液位计远传精准度高，汽包液位计一般控制站50%±5%，运行稳定，和现场就地磁敏液位计一致，给操作带来了极大方便，得到了工艺操作工及领导的一致好评。

2.5 电容液位计和平衡容器比较

3 结论

从简要产品介绍以及对两种液位计的比较，到生产使用前后对比发现，电容液位计确实是一款真正适合炼油化工等行业汽包测量液位的好产品，从技术角度出发应该大胆引用，从改造前后实践对比以及运行证明，智能电容式锅炉汽包液位计不但安全可靠精度高，而且维修调试方便，本公司从2017 年改造一直运行至今无任何问题，得到了领导和工艺车间的一致好评。后续将在新建锅炉项目或有汽包难以测量的地方继续使用该款智能电容式液位计，其既保证了生产安全平稳运行，又带来了一定的经济效益。