新型現(xiàn)場儀表在化工裝置關(guān)鍵工況中的應(yīng)用
1 引言
在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，自動化就是通過過程檢測儀表獲取、轉(zhuǎn)換、顯示、傳送各類信息（ 物料的溫度、壓力、流量、組分，靜止設(shè)備的物位、界面，轉(zhuǎn)動設(shè)備振動的振幅、速度、加速度、轉(zhuǎn)速、位移等） ，再經(jīng)過程控制系統(tǒng)（ DCS、ITCC 等） 處理后出指令，控制調(diào)節(jié)閥等。生產(chǎn)過程自動化的目的就是使工藝參數(shù)保持在需要的數(shù)值上，設(shè)備處于*工作狀態(tài)。就過程檢測儀表和調(diào)節(jié)閥而言，它們好比人的“五官”和“四肢”。如果對控制參數(shù)不能有效準(zhǔn)確的檢測和調(diào)節(jié)，控制就成為無源之水、無本之木。進入 21 世紀以來，以雷達液位計和迷宮閥為代表的新型過程檢測儀表和調(diào)節(jié)閥技術(shù)發(fā)展日趨成熟，應(yīng)用愈加廣泛，尤其是在化工裝置上應(yīng)對和解決各種復(fù)雜、惡劣、關(guān)鍵的工況中，取得了顯著的效果。
2 雷達液位計
2． 1 測量原理
如圖 1 所示，以纜式導(dǎo)波雷達液位計為例，其測量原理是基于時間行程，即儀表測量從參考點（ 儀表過程連接處） 到液位表面的距離: 探頭發(fā)出高頻雷達波并沿纜繩傳播，當(dāng)雷達波遇到液位表面時反射回來被儀表內(nèi)的接收器接收，由于信號頻率在改變，回波與信號發(fā)射瞬間相比，其頻率稍有不同。該頻率差正比于至液面的距離，并且可地計算，由此測得液位高度值。
圖 1 雷達液位計測量原理示意圖
2． 2 結(jié)構(gòu)特點
1） 與介質(zhì)密度、溫度、壓力等因素?zé)o關(guān)，測量精度高且應(yīng)用廣泛;
2） 無移動部件，可靠性高且可實現(xiàn)免維護;
3） 根據(jù)設(shè)備要求可以選擇多種安裝方式，靈活適應(yīng)性強;
4） 可采用液晶表頭、手持智能終端、以及電腦軟件等多種方式進行參數(shù)組態(tài)，調(diào)試方便;
5） 采用軟件可以完成對儀表的組態(tài)、數(shù)據(jù)保護、信號分析、文件處理等功能，分析診斷功能強大;
6） 電子部件均集成在顯示表頭，可以在線拆卸、互換，維修方便。
選型和安裝
采用 E + H 公司的纜式智能 HART 導(dǎo)波雷達液位計（ FMP40 型） ，過程接口法蘭為 DN40，壓力等級為 PN40，材質(zhì)為 316L，纜繩長 23． 5m，直徑6mm，材質(zhì)為 316，配分離型顯示表（ 安裝在儲罐地面上，電纜長約 30m） ，測量范圍為 20m。該雷達液位計安裝在氨罐頂部，纜繩頂端安一 DN150 ×2m 的短管，并用對中環(huán)進行限位約束，底端探頭采用螺栓固定在罐體內(nèi)底部并接地。
使用效果
該雷達液位計于 2006 年 3 月份系統(tǒng)大修期間氨罐清洗時安裝并投用，其測量信號引入 DCS進行顯示和報警，同時還引入 ESD 進行聯(lián)鎖保護，使用至今測量穩(wěn)定、正常、可靠、準(zhǔn)確，2011 年顯示表頭故障而更換過，基本屬于免維護狀態(tài)。
鍋爐汽包
工況概況
實際案例為快鍋裝置鍋爐汽包，設(shè)計溫度為370 ℃ ，設(shè)計表壓為 3． 85 MPa（ 氣相層） 。該汽包過去采用電極式液位開關(guān)、浮子開關(guān)和差壓變送器進行測量、報警和聯(lián)鎖，后取消電極式液位開關(guān)，增設(shè)桿式導(dǎo)波雷達液位計，采用2oo3 邏輯表決方式進行液位低低聯(lián)鎖保護。
選型和安裝
采用 Rosemount 公司的智能 HART 桿式導(dǎo)波雷達液位計（ 3301HTHP 型） ，過程接口法蘭為N50，壓力等級為 ANSI 600 #，材質(zhì)為 316，導(dǎo)波桿長 800 mm，直徑 6 mm，材質(zhì) 316，測量范圍為500 mm。該高溫高壓型雷達液位計的溫度 － 壓力曲線關(guān)系如圖 2 所示。該雷達液位計安裝在旁通測量筒內(nèi)，在導(dǎo)波桿尾端用對中環(huán)進行限位約束。
使用效果
該雷達液位計于 2007 年 6 月份系統(tǒng)大修期間安裝并投用，使用至今測量穩(wěn)定、正常、可靠、準(zhǔn)確，未曾檢修。
2壓縮機表面冷凝
器 905 － C，設(shè)計溫度為 48 ℃，設(shè)計表壓為 －85kPa（ 氣相層） 。該氨罐過去采用氣動浮筒式液位計進行測量，由于不能在高真空工況下正常使用，后將其改為雷達液位計，測量信號引入 DCS 進行顯示、報警和聯(lián)鎖。
選型和安裝
采用KOE公司的智能 HART 纜式導(dǎo)波雷達液位計（ FMP40 型） ，過程法蘭接口為 DN50，壓力等級為 ANSI 150#，材質(zhì)為316，導(dǎo)波桿長 560mm，直徑 6mm，材質(zhì) 316，測量范圍為 550mm。該雷達液位計安裝在直徑為 2″的旁通測量筒內(nèi)，過程接口為 1 － 1/2″，在導(dǎo)波桿尾端用對中環(huán)進行限位約束。
使用效果
該雷達液位計于 2008 年 8 月份系統(tǒng)大修期間安裝并投用，使用至今測量穩(wěn)定、正常、可靠、準(zhǔn)確，未曾檢修。
結(jié)晶介質(zhì)
工況概況
實際案例為尿素裝置 S403/404 液位測量，介質(zhì)為 尿 液，設(shè) 計 溫 度 為 168℃，設(shè) 計 表 壓 為1. 85MPa（ 氣相層） 。該氨罐過去采用雙法蘭液位變送器進行測量，由于結(jié)晶嚴重、測量不準(zhǔn)，后改為桿式導(dǎo)波雷達液位計。
選型和安裝
采用 E + H 公司的智能 HART 桿式導(dǎo)波雷達液位計（ FMP41C 型） ，過程法蘭接口為 DN50，壓力等級為 ANSI 300 #，材質(zhì)為 316L，導(dǎo)波桿長550mm，直 徑 6mm，材 質(zhì) 316L，測 量 范 圍 為1300mm。該雷達液位計安裝直徑為 3″的旁通測量筒內(nèi)（ 夾套式蒸汽伴熱保溫） ，過程接口為 1 －1/2″，在導(dǎo)波桿尾端用對中環(huán)進行限位約束。
使用效果
該雷達液位計于 2009 年 5 月份系統(tǒng)大修期間安裝并投用，2011 年因?qū)РU與顯示表頭密封問題，出現(xiàn)介質(zhì)滲漏，導(dǎo)致同軸接頭絕緣下降和電子部件腐蝕，后對密封整改后運行正常，使用至今測量穩(wěn)定、正常、可靠、準(zhǔn)確，基本屬于免維護狀態(tài)。
3 迷宮閥
在化工裝置中，具有很多高壓差、高流速等嚴峻工況，存在氣蝕、閃蒸等因素對調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生巨大破壞，采用如迷宮閥這類的多級降壓閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥，可以有效地解決此類問題，并可獲得較大經(jīng)濟效益。
參考資料：
雷達液位計：http://www.koeyb.com
導(dǎo)波雷達液位計：http://www.koeyb.com/leidawuweiji/2013-05-16/13.html
磁翻板液位計價格：http://www.koeyb.com/cifanbanyeweiji/
雷達物位計：http://www.koeyb.com/leidawuweiji/
高頻雷達液位計：http://www.koeyb.com/leidawuweiji/2013-05-15/1.html