磁翻板液位計在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用案例分析
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硫酸是工業(yè)生產(chǎn)中一種非常重要原料，許多化工生產(chǎn)都需要硫酸參與，是應(yīng)用最為廣泛的化工原料。在目前的硫酸生產(chǎn)中工藝中， 因?yàn)?w( H 2 SO 4 ) ≥98． 3% 濃硫酸的強(qiáng)烈腐蝕性和揮發(fā)性，液硫的蒸發(fā)及其黏度大、冷凝快等特點(diǎn)，一般的的非接觸式液位測量儀表在硫酸裝置中的應(yīng)用都不能達(dá)到理想效果。本文所介紹的磁翻板液位計是一種特別適合硫酸液位測量的產(chǎn)品，由于在配套成龍大廈大廈大廈大廈大廈液位測量儀表中，磁翻板液位計具有測量范圍大， 不受儲罐高度的限制， 指示機(jī)構(gòu)與被測介質(zhì)完全隔離， 密封性好，可靠性高， 使用安全，且價格不貴便于維護(hù)等特點(diǎn)，是應(yīng)用最廣泛的液位測量儀表之一。筆者主要介紹本公司所用的磁翻板液位計在硫酸液位測量及液硫液位測量中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及其技術(shù)改進(jìn)措施，供同行參考。
2、磁翻板液位計的結(jié)構(gòu)和工作原理
2． 1 磁翻板液位計的結(jié)構(gòu)和工作原理
磁翻板液位計是根據(jù)磁性原理、阿基米德浮力定律等巧妙地結(jié)合機(jī)械傳動的特性而開發(fā)研制的一種專門用于液位測量的裝置。典型的磁翻板液位計結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
該液位計設(shè)有一容納浮球的腔體稱其為主體管或?qū)蚬埽?磁翻板液位計通過法蘭或其他接口與容器組成一個連通器，這樣導(dǎo)向管內(nèi)的液面與容器內(nèi)的液面處于相同高度。故導(dǎo)向管內(nèi)的浮球會隨著容器內(nèi)液面的升降而升降。為了能很方便地看到液位，在導(dǎo)向管的外面裝了一個翻柱顯示器。因?yàn)樵谥圃旄∏驎r在浮球沉入液體與浮出部分的交界處安裝了磁鋼， 它與浮球隨液面升降時，它的磁性透過導(dǎo)向管傳遞給翻柱顯示器， 推動磁翻柱轉(zhuǎn) 180°; 由于磁翻柱是有紅、 白兩個半圓柱合成的圓柱體，所以轉(zhuǎn)180°后朝向翻柱顯示器外的會改變顏色， 兩色交界處即是液面的高度。如需遠(yuǎn)傳信號，增加與磁翻柱同樣長度的干簧管和變送器配套使用即可。
2．2 垂直安裝位置的選擇
磁翻板液位計安裝位置的選擇應(yīng)根據(jù)該點(diǎn)的液位是否能真實(shí)反應(yīng)酸槽實(shí)際液位。酸槽上磁翻板液位計垂直安裝位置的選擇如圖 2 所示。
圖 2 中， B 點(diǎn)靠近電機(jī)和泵， 磁翻板液位計安裝在此處既影響電機(jī)及泵的檢修， 又因泵附近液位的環(huán)流波動較大，對浮子導(dǎo)向管沖刷嚴(yán)重， 故 B 點(diǎn)不合理; C 點(diǎn)處因有管道通過， 不便維護(hù)且影響管道和泵、 電機(jī)等的起吊更換， 故也不能選擇 C 點(diǎn); A 點(diǎn)遠(yuǎn)離泵和電機(jī)， 且有足夠的空間安裝翻板， 便于維護(hù)，所以 A 點(diǎn)較為合適。
2．3 側(cè)裝式磁翻板液位計導(dǎo)向管的設(shè)計側(cè)裝式磁翻板液位計要能穩(wěn)定長周期運(yùn)行， 其導(dǎo)向管的設(shè)計是至關(guān)重要的。其關(guān)鍵因素有: ①管徑不宜太小，與浮子間間隙在 1 cm 左右; ②盡量不要有內(nèi)襯; ③材質(zhì)成分最好選用不低于316L 的不銹鋼管; ④罐體引流管直徑盡量小于浮子直徑; ⑤導(dǎo)向管上下端部均采用法蘭式密封， 以便維護(hù)。
側(cè)裝式磁翻板液位計的安裝結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。
3、磁翻板液位計在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用
3．1 在硫酸液位測量中的應(yīng)用
磁翻板液位計應(yīng)用在硫酸液位測量時， 我公司曾選擇圖 1 中垂直安裝的 B、 C 點(diǎn)作為安裝位置， 均出現(xiàn)較為嚴(yán)重的測量故障和維護(hù)不便，改為 A 點(diǎn)已正常穩(wěn)定使用近 1 年。
但后來發(fā)現(xiàn) A 點(diǎn)翻板有卡死現(xiàn)象， 經(jīng)停車拆開發(fā)現(xiàn)浮子導(dǎo)向管內(nèi)襯四氟破裂導(dǎo)致酸泥進(jìn)入夾層膨脹卡死浮子， 且 316L 不銹鋼保護(hù)管也腐蝕嚴(yán)重， 有的地方厚度僅有 1 mm。經(jīng)討論分析， 因酸槽內(nèi)襯有瓷磚， 故改為側(cè)面安裝。如圖 3 所示， A 點(diǎn)為槽蓋開孔處， A 1 點(diǎn)為導(dǎo)向管下端連接處。
經(jīng)過一年多來的運(yùn)行實(shí)踐表明， 這種安裝方式能準(zhǔn)確測量槽內(nèi)液位， 浮子再未出現(xiàn)卡死的情況， 沒有罐內(nèi)硫酸的環(huán)流沖刷，主體管也沒有了沖刷腐蝕。
經(jīng)裝置大修期間拆開檢查， 主體管內(nèi)壁無明顯腐蝕，也沒有酸泥附在內(nèi)壁， 浮子也沒有任何破損和變形，不僅使用壽命延長， 而且安全可靠，基本免維護(hù)。
側(cè)面安裝方式的關(guān)鍵點(diǎn)在于: ①酸槽內(nèi)壁襯有瓷磚， 故引流管上開孔應(yīng)選擇槽蓋合適位置， 下孔最好在進(jìn)口管上， 且均需加閥門， 便于維護(hù); ②考慮管內(nèi)硫酸在極端天氣時對磁翻柱及測量裝置的影響，因本公司循環(huán)槽溫度在75 ℃左右， 為避免夏天溫度過高影響傳感器測量， 冬天防凍，管徑 D 應(yīng)在 80mm 以上可保證正常測量。
3．2 在液體硫磺液位測量中的應(yīng)用
因硫磺的熔點(diǎn)為 119 ℃， 當(dāng)磁翻板液位計用于液體硫磺液位測量垂直安裝時，硫蒸氣進(jìn)入浮球?qū)蚬芾淠?導(dǎo)致浮球卡死， 且不便清理， 液位計只能報廢。側(cè)裝式磁翻板液位計在液體硫磺的液位測量中更是少有成功的案例，因?yàn)橐脢A套管通蒸汽保證管內(nèi)硫磺不凝固， 又不影響管外干簧管及變送器的壽命很難。
威頓公司原精硫槽采用直裝式磁翻板液位計測量液位，使用壽命不超過半年就會出現(xiàn)浮球卡死現(xiàn)象。威頓公司液硫儲存大罐所用側(cè)裝式磁翻板液位計自安裝以來近 10 年，一直沒有成功投用。故威頓公司在實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)上總結(jié)經(jīng)驗(yàn)， 對成套磁翻板液位計進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)后， 進(jìn)行分體式安裝(直裝和側(cè)裝均可)，見圖 4。
分體式磁翻板液位計的安裝步驟如下: ①通過計算浮力和配重， 在槽體頂部合適位置安裝定滑輪， 在槽外合適位子安裝磁翻板傳感裝置; ②用直徑為 3 mm 的不銹鋼繩連接浮子和配重， 鋼繩長度根據(jù)液位來計算。這里特別要注意， 磁翻板要反向安裝。
分體式改裝投用 2 年多來，液硫液位測量穩(wěn)定準(zhǔn)確。傳導(dǎo)變送裝置與液體硫磺隔離， 避免了浮子卡死情況的出現(xiàn); 因浮子與液面直接接觸并與變送裝置連動，不會造成假液位; 沒有硫蒸氣進(jìn)入導(dǎo)向管， 也就不必對整個液位計進(jìn)行伴熱， 徹底解決了精硫槽的液位測量難題。為了延長定滑輪的使用壽命，建議定滑輪采用聚四氟乙烯板制作， 威頓公司采用 PP 材質(zhì)制作，使用至今也未出現(xiàn)任何問題。因液體硫磺具有一定腐蝕性，為避免鋼絲繩腐蝕斷裂導(dǎo)致浮子脫落， 威頓公司在使用不銹鋼絲繩的基礎(chǔ)上增加了一根四氟繩配合使用。
目前磁翻板液位計的應(yīng)用十分成熟， 主體管、 四氟浮子、 干簧管、 兩線制 4 ～20 mA 變送器技術(shù)十分完善， 精度可達(dá)0．75 級， 而且價格大幅下降， 性價比較高。該儀表經(jīng)過適當(dāng)改進(jìn)可靈活用于各種塔、 罐、 槽、球型容器和鍋爐等設(shè)備的介質(zhì)液位測量?？梢宰龅礁呙芊狻?防泄漏， 廣泛適用于高溫、 高壓、 耐腐蝕的場合。它彌補(bǔ)了玻璃板( 管) 液位計指示清晰度差、 易破裂等缺陷， 且全過程測量無盲區(qū)， 顯示清晰、 測量范圍大。因此只要對磁翻板液位計的性能、特點(diǎn)有了全面深入的了解， 有了應(yīng)付各種工況的策略， 磁翻板液位計一定會成為化工測量中的得力助手。
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