煙氣制酸工藝中吹氣式測液位的調(diào)試方法

上海自動化儀表有限公司介紹煙氣制酸工藝中吹氣式測液位的原理及調(diào)試方法，并簡要概括了該方法適用的工況及安裝過程的注意事項。液位是工業(yè)自動化控制中重要的檢測及控制參數(shù)之一，為確保整個工藝生產(chǎn)的順利進行，對液位的測量必須做到準確可靠。

液位檢測的儀表有很多種， 包括直接式、 差壓式、浮力式、電氣式、超聲波式、雷達液位計以及放射性液位計等。 生產(chǎn)過程中的介質(zhì)工況千變?nèi)f化，需要根據(jù)不同的情況選擇適合且經(jīng)濟的檢測方法。

在二氧化硫煙氣制酸工藝中， 首先要對高溫煙氣進行降溫及除塵處理， 通常做法是在噴淋塔內(nèi)用稀酸噴淋煙氣。 噴淋后產(chǎn)生的液體成分復雜且具有腐蝕性， 因此對于該工況下的液位測量需根據(jù)實際工況進行合理的儀表選型。

雷達和超聲波是基于時間行程原理的測量儀表：波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比。 從檢測原理可以看出，波在行進過程中不能有異物，否則得到的是虛假液位。 而噴淋塔正常工作時頂部一直噴液，雷達和超聲波液位計在這種工況下無法正常工作。 為了避免噴淋的影響，可以在旁邊引旁通管，選用導波雷達進行測量。但這種方式也存在缺陷，長期使用會有泥附著在導波桿上，導致設備無法正常使用。

目前，大部分采用帶遠傳膜片的差壓變送器進行液位的測量，然而這種測量方式也有一定的局限性。由于遠程膜片需要與介質(zhì)直接接觸，對膜片材質(zhì)有一定的要求，此類工況下遠傳膜片的接液材質(zhì)常選用哈氏 C 合金或者鉭。 該方式安裝及調(diào)試簡單，但是成本較高。一些煙氣中還含有氟化氫，經(jīng)噴淋后會產(chǎn)生腐蝕性極強的氫氟酸，一般材質(zhì)均無法適用，此時對膜片材質(zhì)要求更加嚴格。 目前市面上大部分產(chǎn)品都不適用，能適用的產(chǎn)品價格極其昂貴且使用效果也不理想。吹氣式法檢測液位不需要和介質(zhì)直接接觸，所有安裝材料及變送器可以選擇普通規(guī)格的材質(zhì)，常應用于測量一些高粘度、強腐蝕、易凝固、易結(jié)晶介質(zhì)的液位。吹氣法除安裝調(diào)試相對復雜一些外，經(jīng)濟實惠，使用效果也穩(wěn)定可靠。

1 吹氣式液位檢測法的原理

吹氣式測液位屬于差壓法測液位的一種。 其基本原理如圖 1 所示。由圖 1 所示，吹氣式液位檢測法適用于有壓容器。 壓縮空氣（或者其它氣源，如氮氣）經(jīng)過濾、減壓后經(jīng)吹氣裝置中的針形閥節(jié)流，通過轉(zhuǎn)子流量計后經(jīng)三通進入差壓變送器和容器內(nèi)。 當容器中的液體和氣體吹通后（下部吹氣管的末端緩緩均勻地冒出氣泡），差壓變送器的壓力即為液體高度差產(chǎn)生的壓力，由公式 p=ρgh 即可算出液位。如測量常壓容器液位，則取消低壓側(cè)的測量管路，差壓變送器的低壓側(cè)直接連通大氣即可。

2 調(diào)試方法

按照進行安裝。 在安裝差壓變送器之前，先通入壓縮空氣對整個管路進行吹掃， 將管道里的鐵屑及灰塵顆粒吹掃干凈。 防止有灰塵顆粒進入差壓變送器及浮子流量計造成設備損壞。

設備安裝完成后即可調(diào)試。 首先需要檢查測量管路的氣密性， 這是吹氣式液位檢測正常工作的前提。 整個調(diào)試過程如下：首先，關閉一次閥 XV1 及 XV2 ，關閉三閥組的高低壓側(cè)閥以及平衡閥， 將調(diào)節(jié)流量大小的針型閥關閉。接著打開氣源截止閥，通過過濾減壓閥的旋鈕調(diào)整氣源進氣壓力。 進口壓力一般應大于出口壓力2 倍以上 [2] ，出口壓力應根據(jù)液位進行計算。 隨后緩慢打開針型閥，在打開針型閥進氣的瞬間，浮子流量計將有讀數(shù)。如果管路沒有漏氣，則一段時間后，浮子流量計的讀數(shù)會變?yōu)榱?，此時可以進行下一步驟。如果浮子流量計讀數(shù)無法回零，說明管路漏氣，此時可將事先準備好的肥皂水噴灑在測壓管路上檢查漏氣點。通常漏氣點在測量管路的連接處，尤其是卡套連接點。為使流量計回零的時間短，建議測量管路安裝時盡量短；同時采用焊接的連接方式，因為卡套式的連接方式容易出現(xiàn)漏氣的情況。

其次，在確定管路沒有漏氣后，檢查差壓變送器是否正常工作。打開三閥組的平衡閥及高低壓側(cè)閥，觀察差壓變送器的讀數(shù)是否能夠回零。 此時差壓變送器高低壓側(cè)壓力相等， 讀數(shù)回零說明差壓變送器正常工作；否則需檢查差壓變送器是否損壞。非常后，調(diào)節(jié)吹掃空氣流量。關閉三閥組的平衡閥及高低壓閥，打開一次閥 XV1 及 XV2 。 通過針型閥調(diào)節(jié)流量，一般流量為 20~40 L /h ，將流量調(diào)整在滿刻度的 80% 左右。觀察底部吹氣管路，當有緩慢氣泡產(chǎn)生時，打開三閥組的高低壓側(cè)閥。 此時，差壓變送器將有讀數(shù)，該讀數(shù)對應液位值。 非常后，調(diào)整差壓變送器的量程范圍， 使得該差壓值范圍對應的4~20mA 信號與上位機的液位范圍一致。 至此，吹氣式液位計便能正常工作。

3 存在的問題及改進措施

1 ）液體底部吹氣管路出口由于淤泥的堆積時常會發(fā)生堵塞的現(xiàn)象，從而導致設備失效。筆者的經(jīng)驗是： 在工程實施中通過在底部開一些小孔可以有效避免該情況發(fā)生。 此外，有文獻提到了在底部開“ V ”形口， 使得空氣出來時呈穩(wěn)定的小氣泡而不是容易引起測量誤差的斷續(xù)大氣泡，同時還可以降低懸浮顆粒等進入吹氣管底部附著在管內(nèi)壁的機會，從而減少吹氣管堵塞的次數(shù)。

2 ）由于整個測量管路正常工作時接觸的介質(zhì)都是壓縮空氣，所有的安裝材料采用及差壓變送器都不具備防腐能力，一旦腐蝕性的液體進入管路將損壞整套設備。 因此容器的上下兩側(cè)吹氣連接進口都應設置在非常高液位以上。這樣可以防止設備檢修或停運時液體倒灌進入測量管路。

3 ）在調(diào)試之前，一定先將管路吹掃干凈。浮子流量計的浮子與管壁間隔很小，且具有磁性，很容易吸附管道里的鐵屑從而卡在管壁上無法上下浮動。 如出現(xiàn)這種情況，可將流量計拆卸，用吸鐵石將浮子吸出后擦拭干凈放回即可。

4 ）測量有壓容器的液位，吹氣裝置必須設置兩套，不能共用。

4 結(jié)語

甘肅稀土 204 車間在稀土焙燒尾氣處理項目中采用了 2 套吹氣式液位檢測裝置，均是用于噴淋塔內(nèi)液位測量。 經(jīng)安裝調(diào)試后，設備運行穩(wěn)定，與現(xiàn)場磁翻板液位計測量結(jié)果對比相差很小，基本可以忽略。綜上所述，上海自動化儀表有限公司當工況中介質(zhì)成分復雜，具有強腐蝕性、粘稠、易結(jié)晶、易凝固，同時雷達或超聲波液位計無法適用的情況下， 建議選擇吹氣法測量液位。 但是，介質(zhì)密度隨工況變化、帶攪拌裝置的容器不適用該方法。在選擇測量方法的時候，應根據(jù)實際工況選擇合適且經(jīng)濟的測量方法。