被动式界面计的应用

    1　引　言

    对于不同介质界面、含粉末状金属催化剂悬浮液液位、高黏稠介质或高腐蚀性的液体液位测量,一直是测量行业中一项较为困难的检测技术。由于金属粉末或高黏稠介质液体的存在,容易造成引压管线的堵塞,在此情况下可以采用被动式界面技术测量液位。河南神马尼龙化工有限责任公司的进口装置环己醇、己二胺等成套生产装置,在催化剂制备和回收工序中,有多台储罐的液位测量采用了被动式液位测量系统。笔者将就其在化工行业中的应用情况加以阐述。

    2　被动式界面计的工作原理

    2.1　系统组成

    被动式界面计的检测系统主要由静力平衡单元、动力源、差压测量单元等组成^[1]。

   a)静力平衡单元和动力源单元包括:节流孔板、截止阀、转子流量计、反吹管线以及根据所检测介质不同而配置的动力源。其结构配置如图1所示。

    b)差压检测单元包括:差压变送器、三阀组、导压管线、排气阀、排污阀。

    2.2　工作原理

    含有固态粉末状金属催化剂的液体、不同介质界面的液体、高黏稠介质或高腐蚀性的液体,具有一般流体的性质,将其液位(储量)可转化为差压测量。为防止金属催化剂堵塞引压口、测量管线,采用反吹水(气)方式^[2]。

    根据流体静力学原理,当动力源以一定的、相同的流量由正、负导压管注入容器内时,容器内液体在正、负引压口形成的压力由导压管内的反吹水(气)管导入变送器正、负压侧,形成被动式压力传导。根据工艺状态,选用合适压力的反吹水(气)源,合理设置限流孔板及截止阀开度,将反吹水(气)量控制在很小范围内。容器内液体液位的变化引起正、负引压口的差压变化,忽略反吹水(气)在正、负引压管线上的压力损失差,迁移掉正、负引压口至变送器高度差的反吹水(气)高度,差压变送器检测到的被动压差就是液位在正、负引压口产生的差压,从而将液位转化为差压信号。

    实际工作中,必须进行零迁移。原理如图2所示。

    若被测介质密度分别为ρ_1,ρ₂,动力源的密度为ρ_0,这时正、负压室间的差压:

    根据工艺介质的不同,动力源一般选择脱盐水、氮气或空气。当选择氮气或空气时,变送器的零迁移值为- L(ρ₀+ρ₂)g,可进一步简化为-Lρ₂g。

    当液位为单一介质时(非界面测量时),ρ₂=0,变送器的零迁移值为-Lρ₀g。

    由式(1)可以看到,变送器进行零迁移后,其正、负压室间的差压Δp与被测液位(界面)高度H成正比。