淮河化工 2 # ～ 6 # 氨罐(臥式儲(chǔ)罐)液位顯示不準(zhǔn)，受環(huán)境溫度影響大，不利于生產(chǎn)成本的有效控制及績(jī)效考核。氨罐液位測(cè)量配置了現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)以及遠(yuǎn)傳差壓液位計(jì)，目前生產(chǎn)中主要靠現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)得出讀數(shù)后，查液位噸位對(duì)照表得庫(kù)存量，極為不便。
1 2 種液位計(jì)誤差來(lái)源分析
1． 1 磁翻板液位計(jì)原理及誤差來(lái)源
磁翻板液位計(jì)與氨罐旁通管相連接，罐與旁通管之間組成了 1 個(gè) U 形管，其關(guān)系式為:
h 1 × d 1 = h 2 × d 2 (1)
式中:h 1 ———氨罐內(nèi)液氨的液位;
d 1 ———氨罐內(nèi)液氨的密度;
h 2 ———磁翻板內(nèi)的液位;
d 2 ———磁翻板內(nèi)液氨的密度。
通常情況下，氨罐內(nèi)液氨溫度 t 1 等于旁通管內(nèi)液氨溫度 t 2 ，即 d 1 = d 2 ，則 h 1 = h 2 ，則通過(guò)磁翻板液位 h 2 便可知 h 1 ;但是，磁翻板液位計(jì)受環(huán)境溫度影響大，因 t 1 ≠t 2 ，則 d 1 ≠d 2 ，于是 h 1 ≠h 2，使磁翻板液位計(jì)誤差產(chǎn)生，受環(huán)境溫度影響大。
差壓液位計(jì)測(cè)量系統(tǒng)示意
1． 2 差壓液位計(jì)及誤差來(lái)源
差壓液位計(jì)是基于液體連通器原理和液體靜壓力原理來(lái)測(cè)量液體的液位，其測(cè)量系統(tǒng)示意如圖 1 所示。其關(guān)系式為:
H = ΔP/(Q 液氨 － Q 硅油 ) + H 0 (2)
式中:ΔP———差壓計(jì)測(cè)量的差壓;
Q 液氨 ———液氨密度;
Q 硅油 ———硅油密度，隨環(huán)境溫度變化小，取0． 93;
H 0 ———差壓液位計(jì)的安裝高度。
由式(2)可看出，差壓液位計(jì)主要誤差來(lái)源于 ΔP，Q 液氨 和 H 0 。
2 改進(jìn)方案
通過(guò)以上誤差的來(lái)源分析，分別對(duì)目前使用的 2 種液位計(jì)進(jìn)行如下調(diào)整。
2． 1 磁翻板液位計(jì)
由于磁翻板液位計(jì)受溫度影響較大，尤其是磁翻板保溫不好，誤差極大，不能準(zhǔn)確計(jì)量每班產(chǎn)量，白班(8 h)zui大誤差達(dá) 8 ～ 9 t;但磁翻板液位計(jì)容易安裝和維修，易于對(duì)磁翻板標(biāo)尺的零點(diǎn)進(jìn)行校正，便于觀察液面變化，故保留原來(lái)磁翻板液位計(jì)，并進(jìn)行重新保溫，僅作參考。
2． 2 差壓液位計(jì)
差壓液位計(jì)主要誤差來(lái)源于 ΔP，Q 液氨 和 H 0 ，因 ΔP 誤差主要來(lái)源于差壓計(jì)本身的誤差，如產(chǎn)品合格，誤差在可接受范圍之內(nèi)，故需要修正的是差壓液位計(jì)的安裝高度 H 0 以及液氨密度 Q 液氨 。
2． 2． 1 安裝高度 H 0
通過(guò)實(shí)際測(cè)量，2 # ～6 # 氨罐差壓液位計(jì)安裝在磁翻板液位計(jì)雙法蘭下法蘭位置，低于氨罐位置，即 H 0 為負(fù)數(shù)。2 # ～6 # 氨罐差壓液位計(jì)的安裝高度分別為 －17，－15，－15，－15 和 －15 cm。
2． 2． 2 液氨密度 Q 液氨
因液氨密度受溫度影響大，且每個(gè)氨罐的保溫效果也有差異，故如需準(zhǔn)確測(cè)量氨罐液位，必須引入溫度測(cè)量。對(duì) 2 # ～ 6 # 氨罐分別進(jìn)行卸壓，并引入熱電偶遠(yuǎn)傳至 DCS 系統(tǒng)，對(duì)密度進(jìn)行修正，修正公式為 Q 液 =0． 639 －0． 001 45t。經(jīng)過(guò)以上修正，2 # ～6 # 氨罐液位修正計(jì)算公式如表 1 所示。
2 # ～6 # 氨罐液位修正計(jì)算公式
2． 3 用差壓測(cè)量的液位來(lái)計(jì)量氨罐噸位
通過(guò)對(duì)差壓液位計(jì)的液氨密度和安裝高度進(jìn)行修正后，差壓液位計(jì)的液位值可信，但是每班產(chǎn)量仍然按照氨罐液位對(duì)照表來(lái)計(jì)量產(chǎn)量。氨罐液位對(duì)照表中的噸位是基于某一固定溫度下(原計(jì)算按 20 ℃下)的密度計(jì)算所得，故仍然不能準(zhǔn)確計(jì)量氨罐中的液氨質(zhì)量。
根據(jù)質(zhì)量計(jì)算公式 m = QV 可知，需能找到不同液位 H 下對(duì)應(yīng)的體積 V，然后乘以溫度修正過(guò)的液氨密度 Q 液氨 ，即得出準(zhǔn)確的氨罐噸位。通過(guò)查閱相關(guān)資料，臥式氨罐體積 V 與高度H 可用下式進(jìn)行計(jì)算:
式中:V———液氨儲(chǔ)罐總體積;
h———液位計(jì)高度;
h i ———橢圓墻頭內(nèi)高度(不包括直邊高度);
r———貯槽內(nèi)半徑;
l———貯槽圓柱體部分長(zhǎng)度;
V h ———對(duì)應(yīng) h 高度貯槽體積。
將 2 # ～6 # 氨罐尺寸代入上式后，體積就與氨罐的液位一一對(duì)應(yīng)了，液位由差壓液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量，zui終求得體積。
3 效果驗(yàn)證
2015 年 12 月 2 日白班，2 # ～6 # 氨罐測(cè)溫點(diǎn)全部安裝完成，白班即投入使用。當(dāng)班售氨過(guò)磅計(jì)量為 46． 2 t，DCS 上顯示氨罐液氨噸位下降了47. 2 t 左右，誤差≤2． 16%，屬于可接受范圍。由此可見(jiàn)，修正后的 DCS 顯示液氨噸位較磁翻板液位計(jì)更，同時(shí)可在 DCS 系統(tǒng)直接讀出液位，無(wú)需再對(duì)表，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
淮河化工 2 # ～ 6 # 氨罐(臥式儲(chǔ)罐)液位顯示不準(zhǔn)，受環(huán)境溫度影響大，不利于生產(chǎn)成本的有效控制及績(jī)效考核。氨罐液位測(cè)量配置了現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)以及遠(yuǎn)傳差壓液位計(jì)，目前生產(chǎn)中主要靠現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)得出讀數(shù)后，查液位噸位對(duì)照表得庫(kù)存量，極為不便。
1 2 種液位計(jì)誤差來(lái)源分析
1． 1 磁翻板液位計(jì)原理及誤差來(lái)源
磁翻板液位計(jì)與氨罐旁通管相連接，罐與旁通管之間組成了 1 個(gè) U 形管，其關(guān)系式為:
h 1 × d 1 = h 2 × d 2 (1)
式中:h 1 ———氨罐內(nèi)液氨的液位;
d 1 ———氨罐內(nèi)液氨的密度;
h 2 ———磁翻板內(nèi)的液位;
d 2 ———磁翻板內(nèi)液氨的密度。
通常情況下，氨罐內(nèi)液氨溫度 t 1 等于旁通管內(nèi)液氨溫度 t 2 ，即 d 1 = d 2 ，則 h 1 = h 2 ，則通過(guò)磁翻板液位 h 2 便可知 h 1 ;但是，磁翻板液位計(jì)受環(huán)境溫度影響大，因 t 1 ≠t 2 ，則 d 1 ≠d 2 ，于是 h 1 ≠h 2，使磁翻板液位計(jì)誤差產(chǎn)生，受環(huán)境溫度影響大。
差壓液位計(jì)測(cè)量系統(tǒng)示意
1． 2 差壓液位計(jì)及誤差來(lái)源
差壓液位計(jì)是基于液體連通器原理和液體靜壓力原理來(lái)測(cè)量液體的液位，其測(cè)量系統(tǒng)示意如圖 1 所示。其關(guān)系式為:
H = ΔP/(Q 液氨 － Q 硅油 ) + H 0 (2)
式中:ΔP———差壓計(jì)測(cè)量的差壓;
Q 液氨 ———液氨密度;
Q 硅油 ———硅油密度，隨環(huán)境溫度變化小，取0． 93;
H 0 ———差壓液位計(jì)的安裝高度。
由式(2)可看出，差壓液位計(jì)主要誤差來(lái)源于 ΔP，Q 液氨 和 H 0 。
2 改進(jìn)方案
通過(guò)以上誤差的來(lái)源分析，分別對(duì)目前使用的 2 種液位計(jì)進(jìn)行如下調(diào)整。
2． 1 磁翻板液位計(jì)
由于磁翻板液位計(jì)受溫度影響較大，尤其是磁翻板保溫不好，誤差極大，不能準(zhǔn)確計(jì)量每班產(chǎn)量，白班(8 h)zui大誤差達(dá) 8 ～ 9 t;但磁翻板液位計(jì)容易安裝和維修，易于對(duì)磁翻板標(biāo)尺的零點(diǎn)進(jìn)行校正，便于觀察液面變化，故保留原來(lái)磁翻板液位計(jì)，并進(jìn)行重新保溫，僅作參考。
2． 2 差壓液位計(jì)
差壓液位計(jì)主要誤差來(lái)源于 ΔP，Q 液氨 和 H 0 ，因 ΔP 誤差主要來(lái)源于差壓計(jì)本身的誤差，如產(chǎn)品合格，誤差在可接受范圍之內(nèi)，故需要修正的是差壓液位計(jì)的安裝高度 H 0 以及液氨密度 Q 液氨 。
2． 2． 1 安裝高度 H 0
通過(guò)實(shí)際測(cè)量，2 # ～6 # 氨罐差壓液位計(jì)安裝在磁翻板液位計(jì)雙法蘭下法蘭位置，低于氨罐位置，即 H 0 為負(fù)數(shù)。2 # ～6 # 氨罐差壓液位計(jì)的安裝高度分別為 －17，－15，－15，－15 和 －15 cm。
2． 2． 2 液氨密度 Q 液氨
因液氨密度受溫度影響大，且每個(gè)氨罐的保溫效果也有差異，故如需準(zhǔn)確測(cè)量氨罐液位，必須引入溫度測(cè)量。對(duì) 2 # ～ 6 # 氨罐分別進(jìn)行卸壓，并引入熱電偶遠(yuǎn)傳至 DCS 系統(tǒng)，對(duì)密度進(jìn)行修正，修正公式為 Q 液 =0． 639 －0． 001 45t。經(jīng)過(guò)以上修正，2 # ～6 # 氨罐液位修正計(jì)算公式如表 1 所示。
2 # ～6 # 氨罐液位修正計(jì)算公式
2． 3 用差壓測(cè)量的液位來(lái)計(jì)量氨罐噸位
通過(guò)對(duì)差壓液位計(jì)的液氨密度和安裝高度進(jìn)行修正后，差壓液位計(jì)的液位值可信，但是每班產(chǎn)量仍然按照氨罐液位對(duì)照表來(lái)計(jì)量產(chǎn)量。氨罐液位對(duì)照表中的噸位是基于某一固定溫度下(原計(jì)算按 20 ℃下)的密度計(jì)算所得，故仍然不能準(zhǔn)確計(jì)量氨罐中的液氨質(zhì)量。
根據(jù)質(zhì)量計(jì)算公式 m = QV 可知，需能找到不同液位 H 下對(duì)應(yīng)的體積 V，然后乘以溫度修正過(guò)的液氨密度 Q 液氨 ，即得出準(zhǔn)確的氨罐噸位。通過(guò)查閱相關(guān)資料，臥式氨罐體積 V 與高度H 可用下式進(jìn)行計(jì)算:
式中:V———液氨儲(chǔ)罐總體積;
h———液位計(jì)高度;
h i ———橢圓墻頭內(nèi)高度(不包括直邊高度);
r———貯槽內(nèi)半徑;
l———貯槽圓柱體部分長(zhǎng)度;
V h ———對(duì)應(yīng) h 高度貯槽體積。
將 2 # ～6 # 氨罐尺寸代入上式后，體積就與氨罐的液位一一對(duì)應(yīng)了，液位由差壓液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量，zui終求得體積。
3 效果驗(yàn)證
2015 年 12 月 2 日白班，2 # ～6 # 氨罐測(cè)溫點(diǎn)全部安裝完成，白班即投入使用。當(dāng)班售氨過(guò)磅計(jì)量為 46． 2 t，DCS 上顯示氨罐液氨噸位下降了47. 2 t 左右，誤差≤2． 16%，屬于可接受范圍。由此可見(jiàn)，修正后的 DCS 顯示液氨噸位較磁翻板液位計(jì)更，同時(shí)可在 DCS 系統(tǒng)直接讀出液位，無(wú)需再對(duì)表，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
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