摘要：該文分析了常規(guī)浮筒式液位變送器無法測量合成氨分、冷交高壓液位的原因,詳述了內(nèi)裝式電容高壓液位變送器成功用于合成高壓液位測量控制的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及其所產(chǎn)生的效益。
1、系統(tǒng)的原狀：
  我廠是2. 5萬tNH3 /a的小化肥企業(yè)，過去曾按照通用設(shè)計(jì)和常規(guī)儀表造型在合成氨分離器、冷交換器、裝設(shè)了液位控制系統(tǒng)，液位計(jì)選用上海自動化儀表五廠的氣動高壓浮筒液位調(diào)節(jié)變送器UTQ-113，調(diào)節(jié)閥采用ZMBS-320 K,Dg6,C=0. 1，配以氣動調(diào)節(jié)記錄儀及副線板，組成合成工段氨分、冷交高壓測控系統(tǒng)。如圖1。為了維護(hù)檢修方便，每套系統(tǒng)總共用7只Dg 10的高壓閥及5m必24 X 6高壓管;為了延長高壓調(diào)節(jié)閥的使用壽命，保證調(diào)節(jié)效果，采用兩只高壓調(diào)節(jié)閥串聯(lián)方案，系統(tǒng)繁瑣、安裝量大，現(xiàn)場雜亂，而且每套系統(tǒng)投資也在1. 5萬元以上(幾年前的價(jià)格)。然而，這兩套系統(tǒng)安裝以后卻一直未能正常投用。其原因?yàn)橐何粰z測反應(yīng)不準(zhǔn)，液位檢測顯示，不是“O就是“滿刻度”，自控系統(tǒng)無法投運(yùn)，***后只有停用，一堆儀表、閥門閑置現(xiàn)場，形同虛設(shè)。2原因分析    氨分離器、冷交換器等高壓容器中的液位檢測，按常規(guī)方式采用連通管形式(浮簡式液位計(jì)等)設(shè)計(jì)安裝的液位檢測裝置無法正常工作的現(xiàn)象，據(jù)調(diào)查，在小化肥廠普遍存在。

圖1原來的檢測控制系統(tǒng)

圖2改進(jìn)后的系統(tǒng)

    造成這種現(xiàn)象的原因是:氨分、冷交等高壓氣液分離器工作壓力高達(dá)32 MPa，都裝有結(jié)構(gòu)形式不同的分離內(nèi)件，高壓容器的外簡采用多層卷板焊接，不允許在筒體上開孔。因此，作為液位檢測儀表安裝的氣相、液相接口，均開在整體鍛造的高壓容器上、下封頭上，即氣相接口在上封頭，液相接口在下封頭。

    高壓介質(zhì)流經(jīng)設(shè)備后，在設(shè)備進(jìn)出口將出現(xiàn)壓差。該壓差的大小與設(shè)備結(jié)構(gòu)、流通截面、介質(zhì)流量等因素有關(guān)，并隨介質(zhì)流量變化而變化。以我廠氨分離器為例，介質(zhì)進(jìn)入容器后流經(jīng)分離內(nèi)件，進(jìn)行氣液分離，液氨積存在氨分底部排出，氣體則從容器上端的出口引出氨分進(jìn)入后一級裝置。而我廠的氨分、冷交的液位檢測接口(液相、氣相)正好位于分離段的兩側(cè)，分離段產(chǎn)生的壓差也正好作用于液位計(jì)氣液相接口之上，據(jù)測量，分離段的壓差在滿負(fù)荷時(shí)可高達(dá)幾米至十幾米水柱。
  隨氮分、冷交設(shè)備結(jié)構(gòu)及介質(zhì)進(jìn)口位置及在分離段內(nèi)的流向不同，可能出現(xiàn)兩種情況:一種是分離段壓差值的正壓側(cè)作用于液位上方而負(fù)壓側(cè)作用于液位計(jì)氣相接口上，此時(shí)，由液位計(jì)氣相、液相引出的是容器中實(shí)際液位與分離段所產(chǎn)生的壓差的正向疊加量。而一般浮筒液位變送儀表的測量范圍僅在1m之內(nèi)，因此，只要容器底部稍有一點(diǎn)液體，在壓差作用下很快充滿外接液位計(jì)(浮筒)的連通管內(nèi)，使液位計(jì)顯示滿液位。除非容器中液位徹底排空，不論其中液位如何變化，外接浮簡液位計(jì)總是顯示滿量程。另一種情況是內(nèi)件的壓差正壓側(cè)作用于液位計(jì)氣相接口，負(fù)壓側(cè)作用于容器中液位上方，內(nèi)件壓差與液位量值反向登加。因受內(nèi)件壓差作用，遠(yuǎn)大于液位高度，不論容器中液位如何變化，即使液位已充滿容器甚至帶液，液位計(jì)顯示總為。。我廠原氨分、冷交氣動浮筒液位測量系統(tǒng)之所以不準(zhǔn)，乃屬于前者類型。

3、改進(jìn)措施：
  我廠重新改造了合成氨分冷交液位檢測自控系統(tǒng)。采用VYB-320 C內(nèi)裝式電容高壓液位變送器從氨分、冷交的液相孔直接插入設(shè)備中檢測其液位，用等離子雙光柱數(shù)字顯示儀顯示液位變化和閥位，液位上、下限報(bào)警，選用簡易電子調(diào)節(jié)器進(jìn)行液位自調(diào)。因?yàn)樵械臍鈩痈邏赫{(diào)節(jié)閥裝上后從未使用，為節(jié)約投資，仍然其進(jìn)行調(diào)節(jié)。利用小修的半天時(shí)間，兩套液位計(jì)全部裝好，開車后調(diào)試使用，液位檢測部份很快正常工作，投入運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)有液位指導(dǎo)下的放氨操作。
  接著便對自控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)原有的氣動調(diào)節(jié)閥ZMBS內(nèi)漏嚴(yán)重，雖然冷交串連安裝的兩只閥門處于全部關(guān)閉的狀態(tài)，但液位仍然很難提起來，說明調(diào)節(jié)閥已難適應(yīng)高壓液位自控的需要。即使這樣，因跑氣量已較手動放氨時(shí)明顯減少，循環(huán)氣中CH‘含量也隨之上升。我廠又迅速購進(jìn)兩臺新型專用自動放氨閥進(jìn)行更換，分別用于氨分、冷交系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動放氨，使液位自控很快轉(zhuǎn)入正常。終于在短時(shí)間內(nèi)解決了我廠這一生產(chǎn)關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)了合成氨分、冷交高壓液位測量自動控制。    改進(jìn)后的系統(tǒng)組成見圖2。

4、實(shí)施效果：
  9月正式投運(yùn)至今已有三年余，實(shí)踐證明，該項(xiàng)目實(shí)施效果明顯，產(chǎn)生效益顯著:
4.1、高壓液位檢測自控系統(tǒng)：
  投用后，循環(huán)氣中的CH;含量明顯提高，我廠是重油氣化，已由安裝液位計(jì)前的4%~6提高到11%~14%，有效地、大大地減少合成系統(tǒng)有效氣體放空、泄漏。
4. 2、該系統(tǒng)氨分、冷交液位測量準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了在有液位檢測的條件下的自動放氨或人工手動放氨，淘汰了無液位顯示條件下的人工手動放氨。有效地實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。
4. 3、液位自控系統(tǒng)的投用，使操作工擺脫了頻繁地手動調(diào)節(jié)，大大減輕了工人勞動強(qiáng)度，穩(wěn)定操作，合成塔觸媒溫度穩(wěn)定，近乎一條直線。
4. 4、該液位計(jì)安裝極為方便，結(jié)構(gòu)十分輕巧，總重不到2 kg，用1只法蘭、3條螺栓、3個(gè)螺母即可。該液位測控系統(tǒng)工作可靠穩(wěn)定，我廠投運(yùn)3年來，基本沒有維修量。    合成氨分、冷交高壓液位測量控制系統(tǒng)投運(yùn)3年多來，不僅實(shí)現(xiàn)了有液位指導(dǎo)下的自動放氨操作，而且大大減少了精制有效氣體損失，提高液氨、化肥產(chǎn)量，直接經(jīng)濟(jì)效益顯著。并實(shí)現(xiàn)了安全、節(jié)能、降耗，避免污染環(huán)境，社會效益也非常明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)目年創(chuàng)直接效益80萬元以上。