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化工行業(yè)

音叉液位開(kāi)關(guān)在原油儲罐液位測量中的應用

  原油儲罐作為煉油化工重要的儲存單元在石油化工行業(yè)有著(zhù)廣泛的應用。根據《國家安全監管總局關(guān)于進(jìn)一步加強化學(xué)品罐區安全管理的通知》(安監總管三〔2014〕86號)規范要求,油罐除應安裝液位連續測量?jì)x表如雷達液位計、差壓變送器等外,罐壁外側還應安裝液位開(kāi)關(guān)作高低液位報警。
  以原油管道輸油站的儲罐區內的油罐為例,每座油罐罐壁外側安裝2個(gè)液位開(kāi)關(guān),分別用于檢測油罐高高和低低液位,同時(shí)參與儲油罐聯(lián)鎖保護,與進(jìn)出油罐管道上的電動(dòng)閥門(mén)構成聯(lián)鎖功能。當管道油品進(jìn)入油罐并且到達液位高高報警時(shí),聯(lián)鎖關(guān)閉進(jìn)油罐管道上的電動(dòng)閘閥。當管道原油流出油罐并且到達液位低低報警時(shí),聯(lián)鎖關(guān)閉出油罐管道上的電動(dòng)閘閥。
  一、原油儲罐液位測量的工況要求
  易燃易爆和粘附性是原油的典型特點(diǎn),因此在液位開(kāi)關(guān)的選用上,首先要滿(mǎn)足防爆資質(zhì),其次應具有一定的抗粘附性能。為了避免發(fā)生液位到了報警點(diǎn)位置,液位開(kāi)關(guān)無(wú)動(dòng)作或誤動(dòng)作從而增加原油儲罐泄漏和抽癟的風(fēng)險,儀表的高可靠性是對用于原油液位測量液位開(kāi)關(guān)的基本要求。
  二、各種不同液位開(kāi)關(guān)的優(yōu)劣對比
  液位開(kāi)關(guān)種類(lèi)眾多,較為常用的有浮球液位開(kāi)關(guān)、電容式液位開(kāi)關(guān)、外貼式液位開(kāi)關(guān)以及音叉液位開(kāi)關(guān),下面就這幾種常見(jiàn)液位開(kāi)關(guān)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)對比如下:
常見(jiàn)液位開(kāi)關(guān)對比表

儀表名稱(chēng)

測量原理

優(yōu)缺點(diǎn)

防爆

價(jià)格

浮球液位開(kāi)關(guān)

利用浮球液位開(kāi)關(guān)的磁性浮子隨液位升或降,使傳感器檢測管內設定位置的干簧管芯片動(dòng)作,發(fā)出接點(diǎn)開(kāi)(關(guān))轉換信號。

結構簡(jiǎn)單、使用方便,容易出現浮球卡頓現象。

滿(mǎn)足隔爆要求。

電容式

液位開(kāi)關(guān)

電容物位測量原理基于電容器的電容變化量工作。探頭和罐壁形成電容器,電容值取決于罐體內的介質(zhì)體積:空罐的電容值較小,滿(mǎn)罐的電容值較大。通過(guò)檢測這一物理量的變化儀表輸出開(kāi)關(guān)信號。

防輕微掛料,耐腐蝕能力強,校準困難、精度差。

滿(mǎn)足隔爆、本安防爆要求。

適中

音叉液位開(kāi)關(guān)

采用壓電器件實(shí)現叉體的振動(dòng)驅動(dòng)與檢測。當叉體與被測液體接觸時(shí),叉體的諧振頻率明顯降低,振動(dòng)頻率的變化直接反應在壓電檢測器件的輸出信號上,檢測電路對頻率的變化進(jìn)行判別并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號。

不受介質(zhì)屬性影響,安裝簡(jiǎn)單,無(wú)需標定即可使用,無(wú)磨損和損耗,免維護,具有一定的防粘附保護。

滿(mǎn)足隔爆、本安防爆要求。

適中

外貼

液位開(kāi)關(guān)

采用“變頻超聲波技術(shù)”實(shí)現非接觸式液位測量,儀表探頭發(fā)射超聲波,并檢測其在容器壁中的余振信號,當液體液位上升到探頭區域時(shí),余振信號的幅值變小,并轉變成一個(gè)開(kāi)關(guān)信號。

無(wú)需工廠(chǎng)停車(chē)清罐,不影響生產(chǎn),安裝要求高,參數丟失引起誤報。

滿(mǎn)足隔爆、本安防爆要求。

  從上面各液位開(kāi)關(guān)的對比可以看出,由于原油的粘度高,使用浮球液位開(kāi)關(guān)極易致浮球卡頓失效,其在自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域偏向于低值易耗品。同樣掛料問(wèn)題也會(huì )在電容式液位開(kāi)關(guān)上出現反復,加上其需要根據特定的介電常數去調節儀表的靈敏度,調校困難、精度較差。相較接觸式液位開(kāi)關(guān),采用非接觸的外貼式液位開(kāi)關(guān)可以避免上述問(wèn)題,但是在液面波動(dòng)較大的情況下,回波信號易受干擾加上價(jià)格較為昂貴,未有很好的應用效果。音叉液位開(kāi)關(guān)采用整體化的結構,設計上沒(méi)有活動(dòng)部件,不會(huì )出現類(lèi)似浮球液位開(kāi)關(guān)卡頓的情況,并且不受液面波動(dòng)以及介質(zhì)的介電常數影響,無(wú)需額外標定,即裝即用。

  三、音叉液位開(kāi)關(guān)的選型與應用
  相比浮球液位開(kāi)關(guān)和電容式液位開(kāi)關(guān),音叉液位開(kāi)關(guān)的抗粘附能力較強。但是不少用戶(hù)對音叉液位開(kāi)關(guān)抗粘附能力到底有多強提出過(guò)疑問(wèn),例如新疆某石油單位在咨詢(xún)時(shí)就曾反饋,其在使用國內某廠(chǎng)家的音叉液位開(kāi)關(guān)測量原油儲罐液位時(shí),就發(fā)生過(guò)掛料誤報警的情況。
  經(jīng)與用戶(hù)溝通確認,其使用的音叉開(kāi)關(guān)是目前國內大多數廠(chǎng)家普遍采用的固液通測的音叉開(kāi)關(guān),叉體結構設計長(cháng)度一般在100mm左右,通過(guò)犧牲某些參數來(lái)達到固液兩測的效果。但由于其叉體未經(jīng)過(guò)精密調諧,完全靠壓電陶瓷驅動(dòng),一方面功耗較大、安全性低,另一方面在輕微掛料的情況下無(wú)法再次啟振,進(jìn)而輸出錯誤的報警信號。
  與國內大多數音叉液位開(kāi)關(guān)不同的是,計為Ring-11音叉液位開(kāi)關(guān)的叉體長(cháng)僅40mm,經(jīng)過(guò)精密調諧的兩個(gè)叉體振動(dòng)特性完全對稱(chēng),實(shí)現完全共振,可測介質(zhì)密度低至0.5g/cm3,能提供高于同行標準的抗粘附保護。與此同時(shí),計為Ring-11音叉液位開(kāi)關(guān)滿(mǎn)足多種防爆要求(隔爆:Ex d IIC T6 Gb、本安防爆:Ex ia IIC T6 Ga),安全可靠,非常適合在石油化工行業(yè)應用,是石油、石化領(lǐng)域液位控制的信賴(lài)之選。計為Ring-11音叉液位開(kāi)關(guān)在新疆某石化單位一期技改項目批量應用至今,設備運行良好,深受用戶(hù)好評。


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