聚乙烯装置常用液位仪表选型应用分析

韩阳

[摘    要]在化工企业中，液位测量是化工生产操作过程中重要技术之一，也是聚乙烯装置仪表测控的组成部分。目前，液位测量仪种类较多，各种液位测量仪具有不同的特点和应用优势，能够适用于不同的工艺条件和环境，实际应用的成效也各不相同。相关技术人员需要根据生产工艺条件及环境，对测量仪表进行合理选择，从而实现对整个装置液位情况的精准判断。就聚乙烯装置常用液位测量仪表的工作原理、应用优势以及选型要点等进行分析，为仪表选型应用提供参考。

[关键词]聚乙烯装置;液位仪表;选型要点

[中图分类号]X783 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]In chemical enterprises， liquid level measurement is one of the important technologies in the chemical production operation process， and is also an integral part of the instrumentation measurement and control of polyethylene devices. At present， there are many kinds of liquid level measuring instruments， which have different characteristics and application advantages and can be applied to different process conditions and environments， and the actual application effectiveness also varies， so the relevant technical personnel need to make reasonable selection of measuring instruments according to the production work art conditions and environment， so as to achieve accurate judgment of the liquid level situation of the whole device. This paper analyzes the working principle， application advantages and selection points of commonly used level measuring instruments for polyethylene devices， and provides reference for instrument selection and application.

[Keywords]polyethylene plant; level instrumentation; selection point

聚乙烯装置液位测量结果的准确性在化工生产中至关重要，因此为了确保液位测量结果的可靠性和准确性，需要对常用液位仪表的工作原理和特点进行分析，结合各种测量仪表的特点对其选型注意事项进行总结，从而能够更好地适应不同的应用环境、控制需求以及工艺条件等。

1 磁浮子液位计选型应用分析

1.1 工作原理

此液位测量仪主要利用放置于非磁性金属管中的磁性浮子，通过管中液位的变化，对管内液位进行测量，也称为磁翻板液位计。在非磁性金属管外部，对利用多个双色磁性浮子翻板通过上下排列所组成的一个指示单元进行安装，随介质液位的变化，磁性浮子会呈现下降或上升，同时磁翻板因其移动时磁性浮球的吸引力作用而使其出现180°翻转，同时磁翻板能够借助于颜色的改变对介质液位进行反映。在实际的应用中，每块磁翻板高度通常被设置为10 mm，所以仪表测量精度控制在±10 mm之内。

1.2 仪表特点及优势

此液位测量仪表采用金属结构，密封性及機械强度较高，使用过程中不容易出现泄漏和破裂等问题。翻柱或圆形翻板的指示颜色鲜艳，指示清晰，与其他透明玻璃或平板液位流量计相较之下，更有利于观察读数，不容易出现模糊不清以及被污的情况。此类测量仪表的材料可以选用的范围比较广，主要以普通不锈钢作为其标准材料，同时也可以采用选择PTFE、PVC、哈氏合金、钛合金等专用材料，另外还可以考虑采用玻璃衬里及PVC衬里，可应用于高温、高压工况，同时还可测量腐蚀性介质。

1.3 选型要点

此类液位测量仪表适用于存在有毒或者低压等环境中的介质以及存在低温、高压等环境中的场合，但不适用于存在测量外部介质密度之间的误差小于150 kg/m3、测量内部液位介质密度之间的误差小于400 kg/m3、介质温度之间的误差大于350 ℃以及介质黏度之间的误差大于600 mPa·s等环境中的场合。

磁浮子液位计的法兰中心线在上下步进时的高度以100 mm为佳，同时上下一个法兰中心线之间的高度也不宜超过5000 mm。目前不少制造厂还可按照客户实际需求，对测量范围以10 mm的整数倍数的液位计进行生产，因此在进行选型采购时可进一步对仪表类型进行确认。

磁浮子液位计的测量范围≤3 000 mm时，其中连接法兰的尺寸宜控制在DN50，磁浮子液位计的测量范围>3 000 mm时，其中连接法兰的尺寸宜控制在DN80。另外，法兰在使用时的压力级别需要保证与设备及其配管有关的规定完全符合。

磁浮子液位计需要通过设置一个排污与放空的接口，以及一个成套的排污阀和放空的堵头，并且还可以运用球阀或者闸门作为排污阀。

2 差压式液位变送器选型应用分析

2.1 特点及应用优势

此液位测量仪在聚乙烯设备和装置的测量中应用范围广泛，作为一种信号远传型的液位测量仪表，它具有较广泛的应用范围，能够适用于各种高黏度、低压、高温以及弱酸性腐蚀等应用场合，主要是利用测量容器内的液柱所产生的静压对液位高度进行计算;根据测量量程不同，对相应型号的变送器进行了选择，具有较大的测量范围，能够实现全量程无盲区存在;此类型的液位计量仪在设备上具有很好的稳定性和测试可靠性，以及长时间使用寿命，有效地降低了其维修成本;此类型的液位测量仪器可实现智能自动检测诊断及遥控数据远程集成和整定，并且它们具有较高的测量精度，其中测量精度最高可以直接达到±0.07% f.s，甚至还可以直接达到±0.035% f.s;其特点是它可以实现输出脉冲信号、标准4 ～20 mA电流信号和多种协议现场总线通信信号等，能够实现信号输出的多样化。

2.2 选型要点

此类液位测量仪不宜应用于测量程度低于5 kPa的应用，测量中介质浓度的变化应大于实际设计值5%。针对易燃易爆、腐蚀性、有毒性、较黏稠、富含悬浮物等颗粒，以及气相环境温度下容易冷凝、难气化等各种液体的测量，可以考虑采用薄膜片或者密封型，其中主要包括了单法兰或双法兰两种类型，前者主要适用于一般常压容器，后者则是采用毛细管进行一定的压力传导，应该确保两根毛细管的长度相同。插入式膜片密封差压液位变送器特别适用于容易沉积、难结晶、易发生结焦、高黏度、难以聚合的液体。对于特殊的环境条件下，液相极很容易发生气化，而且液相极很容易发生冷凝，并且由于容器中存在着一些高温、低压的应用，如运用普通类型的仪器来测量其中的液位，就需要按照实际工况进行隔离器、冷凝器、平衡容器等的设置。

此液位测量仪表实际应用时需要对量程迁移加强重视，具备带量程迁移功能，因此需要对迁移量进行设计考虑，特别是针对密度较大的介质时，需要根据适宜的迁移量对变送器量程进行合理选择。

在安装普通差压液位变送器的工作中，其整个过程的连接都需要充分利用一种导压式的管装，相对较为复杂，同时也需要加强对连接管道上的气体放空口和排污嘴的设计，或采用3个阀组、5个阀组等来进行配套，甚至有的情况还需要加强对变送器和一个导压式管道的伴热。当采用薄膜片作为密封时，可以使上述复杂状况有效简化，并且安装维护便捷。因此当该类设备条件应用时，宜对膜片密封型差压液位变送器进行最佳优先选择。

3 音叉液位开关选型应用分析

3.1 工作原理

此液位测量仪表作为聚乙烯装置中广泛应用的常规液位测量仪表，主要由浮筒扭力管传感器及智能浮筒变送器构成。浮筒位置会随着界面高度、被测液体液位或密度的变化而发生变化，同时此变化能够传递至扭力管组件，导致其出现旋转，扭力管旋转作用会传递至智能浮筒变送器的杠杆组件，导致杠杆上的磁体发生移动，从而使磁场发生改变，利用霍尔效应传感器能够对磁场信号变化进行检测，并将其转换成为电信号，以及叠加HART数字信号的标准模拟信号，再对信号进行输出。

3.2 选型要点

此液位测量仪表测量范围应不大于2 000 mm，以及负压、真空以及液体宜气化的场合;针对清洁液体，可采用外浮筒式，同时利用DN50的法兰进行侧—侧的法兰连接，同时采用可旋转表头，有利于维护和观察;内浮筒式适用于易凝结、强腐蚀性、易结晶、有毒性的介质，并在被测液体扰动较大场合加以运用时，需要对防扰动管进行加装;此液位测量仪表适用温度范围较宽，其中被测介质温度低于0 ℃时，需要增加延伸管，如最高温度大于200 ℃时应加装散热片，并根据介质温度对适宜的传感器元件材料进行选择;采用外浮筒式需要设置尺寸为DN15的排污阀;浮筒液位计带内置温度传感器能够根据介质密度变化实现温度变化的自动补偿，使测量准确性有效提高;此液位测量仪表不适用于密度变化较大的场合，并且如量程低于350 mm时，会导致上下法兰极容易发生碰撞，因此也不适用;针对环境温度下易凝固的介质，需要对测量仪表及设备进行伴热;如EOEG装置中存在液位测量范围在350～2 000 mm的负压设备，可采用外浮筒式。

4 雷达液位计选型应用分析

4.1 工作原理

作为基于电磁波技术的非接触式液位测量仪表，此液位测量仪表由电磁波发射、信号处理器、接收装置、显示单元、天线等部分构成。其工作原理主要利用天线对高频振荡器所产生的电磁波进行发射，并对经物料表面反射后的电磁波进行接收，再利用信号处理器对发射波及回波的时差或者频率差进行处理和分析，并对物料高度进行计算。

4.2 特点和优势

此液位测量仪表因采用非接触式测量，不容易受到被测介质的化学、物理化学性质影响，具有较为广泛的应用范围;同时其发射的电磁波能够实现真空传输，不需要借助任何传输介质，因此适用于真空工况;具有可靠性良好、测量范围广、维护简单、使用寿命长、无机械可动部件、盲区范围小等应用优势。

5 放射性物位计应用分析

作为非接触式连续测量计，此测量液位仪表适用于高压、高温、易结晶、高黏度、易结焦、易爆炸、强腐蚀、低温或有毒性粉料、粒料等固体料位及液位等测量。如其他物位仪表无法使用时，可采用此测量液位仪表。另外应根据安全性要求以及測量标准等对放射源的强度进行选择，确保现场射线剂量当量符合相关标准防护要求。目前此测量液位仪表在聚乙烯、聚丙烯等装置中粒料料位的测量中得到广泛应用。

6 结束语

目前聚乙烯装置中存在较为多样、复杂的液位测量工况，同时液位仪表种类也较多，在聚乙烯装置液位测量应用中，需要根据实际测量场合的测量要求和具体工况，对各种液位仪表的适用性和自身特点加强分析，对测量精准、安全可靠、经济性好、安装维护便捷的仪表进行选择，从而使装置液位测量需要得以有效满足。

参考文献

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