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新闻资讯

超声波液位计在集气站污水罐液位测量中的应用

2019-10-16    

1.利用量油尺
(或木杆)直接测量存在的问题
(1)我厂集气站分离器排液进入污水罐的污水通常会带有泡沫,并且量油尺(或木杆)的测量准确度较低,用这种测量方式会导致极大的测量误差,影响污水测量的准确性。
(2)现场测量时员工为近距离操作 ,污水罐内脏污介质多,容易发生中毒事故,存在着一定安全隐患;员工长期地进行污水测量,会经常性地接触到有害物质,危害员工的健康。
(3)测量完毕后木杆或量油尺上会附着一定污水,若不注意处理会影响环境卫生,增加员工劳动强度。
2.利用顶装式磁浮子液位计进行液位测量存在的问题
顶装式磁浮子液位计是根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成,由现场指示部分及其辅助装置两部分组成。 当被测容器中的液位升降时,浮球推动液位计本体管中的磁性浮子升降,浮子内的长久磁钢通过磁耦合作用传递到磁翻柱指示器,驱动红、白翻柱翻转180度。 当液位上升时翻柱由白色转变为红色,当液位下降时翻柱由红色转变为白色,指示器的红白交界处为容器内部液位的实际高度, 实现液位清晰的指示。 但在现场使用过程中仍存在着一定的问题。
(1)由于我厂集气站污水含杂质较多 ,具有一定的腐蚀性,排液瞬间液流的冲击力较大,并且磁浮子液位计的浮子抗腐蚀性差,浮筒易变形,在长期使用过程中,液位计会出现浮子卡死、外保护筒腐蚀脱落、浮子连杆弯曲变形等故障,导致磁浮子液位计计量失准,降低污水测量的准确性和可靠性。
(2)磁浮子液位计在长期使用过程中 ,磁钢的性能出现不稳定现象,部分浮子的磁钢和指示器部分小磁钢的磁性减弱或消失,失去了磁钢之间相互的磁耦合作用,无法带动指示器的小磁钢翻转,从而产生指示器磁钢红白紊乱的情况,即“乱磁”现象(又称“花屏”现象),导致磁浮子液位计无法正常工作。
(3)气阻现象。 磁浮子液位计在正常使用过程中,由于液相中混杂许多大小不等的气泡,这些气泡随液相进入磁浮子液位计的工作筒,形成一个上升的气相段,当气相从磁浮子周围穿过时,由于重力作用浮子在气相中坠落,导致浮子运动速度过快而与工作筒外的指示器失去磁连接作用,也会造成指示器的“乱磁”现象,无法监控液位。
二、污水罐液位计的优化选型
为了加强我厂集气站污水计量管理工作,推田计量自动化建设工程,天然气计量站针对安装在污水罐上不同厂家制造的磁浮子液位计的现场使用情况进行了深入细致地分析,针对磁浮子液位计浮子耐腐蚀性差、浮筒易变形、信号传输不稳定、计量准确度低等缺陷,开展了仪表优化选型。 对磁浮子液位计、雷达液位计、超声波液位计、差压液位计等多种液位仪表,从结构原理、价格、准确度等级、安装方式等方面进行优选,来解决污水测量中存在的问题。 表1为各类液位计特性对比。
通过对液位计各方面特性进行对比分析,综合考虑了气田污水具有腐蚀性强、杂质多、瞬间排液冲击力大等特点,我厂选用了超声波液位计,于2007~2008年,先后在中2站等9座集气站安装了14台一体化超声波液位计进行污水罐液位测量。 截至目前,大部分超声波液位计运行状况稳定可靠、计量准确,不仅能够便利地现场显示污水罐的真实液位,还能够及时准确地将现场液位信号传输至计算机进行数据监控,取得了不错的应用效果。
三、超声波液位计在集气站污水罐液位测量中的应用
1.超声波液位计的工作原理
我厂目前在用的液位计是一体化超声波防爆液位计,它安装在污水罐上方,在微处理器的控制下,超声波换能器(探头)向被测液面发射一束高频脉冲声波,超声波穿过空气介质,遇到被测液面后被反射回来,部分反射波再由超声波换能器所接受,将其转换成电信号。 从超声波发射到重新被接收,这段时间与超声波换能器到被测液面的距离是成正比的,若空气介质的压力、密度、温度、湿度等条件一定,那么超声波在该介质中的传播速度就是一个常数,这样通过测量声波的传播时间就可以计算出超声波换能器与被测液面之间的距离s:
式中:c———超声波在空气中传播的速度。
又因为整个容器的深度H是固定的, 这样利用减法计算就可以直接得出被测液位值。 被测液位:h=H-s
2.超声波液位计的特点
(1)安全清洁抗腐蚀
超声波液位计是一种非接触式仪表,主要依靠超声波换能器进行工作,不与液体直接接触,不受光线、粉尘等外界条件的影响,可应用在易燃易爆及腐蚀性场所,适用于集气站污水罐区的环境条件。 仪表本身具有多种防护措施,防护等级达到IP65;所有输出、输入线路均具有防雷、防短路保护功能。
(2)准确度较高,可实现计算机远传监控
超声波液位计仪表属于本安型仪表, 量程可实现自主调节,只需24V直流供电,准确度可达0.5%,测距分辨力为1mm,支持(4~20)mA的模拟输出及RS485数字输出,自带LCD显示屏,可显示液位、空间距离、介质温度等多种参数,既可以就地显示,又能实现液位数据的远传监控跟踪,简化了现场工艺,方便了实际生产。
(3)故障率较低,仪表日常维护工作量小
一体化超声波液位计结构紧凑、附件少,故障率低,不会出现原有磁浮子液位计浮子卡死、连杆弯曲、乱磁等导致计量失准的现象, 并且维护操作简单方便,大大减少了日常维护工作量,降低了现场员工的劳动强度,确保了集气站的安全生产。
(4)易安装且改造方便
超声波液位计安装、改造方便,只需加工污水罐法兰上盖,用螺栓固定即可,减少了员工工作量,提高了使用过程中的安全系数,减少生产过程中的安全隐患。超声波液位计的安装使用,提高了污水液位测量的准确性、稳定性和可靠性,具有独特的优势和鲜明的特点,取得了良好的应用效果。
四、超声波液位计在使用中存在的问题及数据分析
目前,我厂中2站、北1站、南23站等9座集气站共安装了14台超声波液位计,经过一年来的使用,大部分超声波液位计均能正常运行,但部分液位计在使用过程中出现了一些问题, 主要表现在液位计无显示、数据跳动、数据出现误差等三个方面。
1.液位计无显示
出现这种情况主要是因为超声波液位计无24V供电或电源功率不够,使液位计无法正常工作,解决办法是检查及整改供电线路和电源,使其能够对液位计正常供电。
2.液位计数据跳动
有多种原因会导致超声波液位计数据跳动。
(1)超声波液位计附近有大功率的电器工作。 大功率电器(如离心泵等设备)不断地工作会对安装在附近的液位计产生干扰,解决方法是安装分体式超声波液位计,让仪表远离干扰源。
(2)安装超声波换能器(探头)部分的盲板出现磁场干扰。强磁场会影响超声波换能器正常工作,使液位计数据出现跳动,解决办法是采取措施消除磁场干扰或是安装液位计时使其远离磁场。
(3)供电电压不稳 。 电路方面的原因也能导致仪表显示异常, 这就需要检查线路,排除电路方面带来的影响。
3.液位计数据出现误差
我厂集气站环境条件复杂,昼夜温差较大,介质条件的不断变化导致声速发生变化,从而使液位数据出现误差。 针对这种情况,我们要定期测量真实液位进行比对,分析介质的变化情况,出现差异时及时调整参数,减小数据误差。 另外,污水罐内不断的进液会导致液面产生波动或产生泡沫,也会使液位数据产生误差,但这种情况下误差不会太大。
通过表2可以看出, 超声波液位计的平均误差为+5.3mm,大误差为+21.8mm,小误差为-6.89mm。产生误差的原因主要有三点:一是液面有波动;二是液面上有大量的泡沫; 三是测量时人为读数存在一定误差。
综上所述, 超声波液位计出现故障的主要原因都是由工况条件引起的, 需要继续在优化选型和安装环节上狠下工夫, 尽量排除影响液位计正常工作的干扰因素,根据实际的生产条件,精心选择液位计的安装部位和安装方式,确保集气站准确计量、平稳生产。
超声波液位计基本解决了集气站污水计量的难题,提高了污水计量的准确度和稳定度,也降低了现场操作员工的劳动强度和安全风险, 提高了我厂自动化管理水平。 但同时,也要正视超声波液位计在使用和管理中出现的问题,继续开展应用试验,及时排除使用中的故障和干扰因素,根据实际生产条件,从经济实用性、稳定可靠性、使用便利性出发,优选出适合我厂条件的、稳定性高的液位计投入生产,从根本上减少液位计现场维护工作, 提高计量的准确性和可靠性,确保全厂生产安全平稳。
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