磁翻板液位計(jì)在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)踐

摘要:介紹了磁翻板液位計(jì)在威頓( 中國(guó)) 化工有限責(zé)任公司硫磺制酸裝置的液硫液位測(cè)量和硫酸液位測(cè)量中遇到浮子卡死和主體管腐蝕的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析討論，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際工況，對(duì)翻版液位計(jì)進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，投用運(yùn)行穩(wěn)定、測(cè)量準(zhǔn)確、基本免維護(hù)。

1 概述
        在硫酸生產(chǎn)中，由于w( H2SO4 ) ≥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)，常用的非接觸式液位測(cè)量?jī)x表在硫酸裝置中的應(yīng)用很難達(dá)到理想效果。在液位測(cè)量?jī)x表中，磁翻板液位計(jì)具有測(cè)量范圍大，不受儲(chǔ)罐高度的限制，指示機(jī)構(gòu)與被測(cè)介質(zhì)完全隔離，密封性好，可靠性高，使用安全，且價(jià)格不貴便于維護(hù)等特點(diǎn)，是應(yīng)用較廣泛的液位測(cè)量?jī)x表之一。筆者主要介紹本公司所用的三暢磁翻板液位計(jì)在硫酸液位測(cè)量及液硫液位測(cè)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(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理
2． 1 磁翻板液位計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理
磁翻板液位計(jì)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(dòng)的特性而開(kāi)發(fā)研制的一種專(zhuān)門(mén)用于液位測(cè)量的裝置。典型的磁翻板液位計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

    該液位計(jì)設(shè)有一容納浮球的腔體稱(chēng)其為主體管或?qū)�向管，磁翻板液位�?jì)通過(guò)法蘭或其他接口與容器組成一個(gè)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(huì)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(gè)翻柱顯示器。因?yàn)樵谥圃旄∏驎r(shí)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(shí)，它的磁性透過(guò)導(dǎo)向管傳遞給翻柱顯示器，推動(dòng)磁翻柱轉(zhuǎn)180°; 由于磁翻柱是有紅、白兩個(gè)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(huì)改變顏色，兩色交界處即是液面的高度［1］。如需遠(yuǎn)傳信號(hào)，增加與磁翻柱同樣長(zhǎng)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(jì)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(jì)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(jì)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(dòng)較大，對(duì)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(guò)，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(jì)導(dǎo)向管的設(shè)計(jì)
      側(cè)裝式磁翻板液位計(jì)要能穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行，其導(dǎo)向管的設(shè)計(jì)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)成分較好選用不低于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(jì)的安裝結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

3 磁翻板液位計(jì)在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用
3． 1 在硫酸液位測(cè)量中的應(yīng)用
       磁翻板液位計(jì)應(yīng)用在硫酸液位測(cè)量時(shí)，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(cè)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(lái)發(fā)現(xiàn)A 點(diǎn)翻板有卡死現(xiàn)象，經(jīng)停車(chē)拆開(kāi)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(kāi)孔處，A1點(diǎn)為導(dǎo)向管下端連接處。

       經(jīng)過(guò)一年多來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐表明，這種安裝方式能準(zhǔn)確測(cè)量槽內(nèi)液位，浮子再未出現(xiàn)卡死的情況，沒(méi)有罐內(nèi)硫酸的環(huán)流沖刷，主體管也沒(méi)有了沖刷腐蝕。經(jīng)裝置大修期間拆開(kāi)檢查，主體管內(nèi)壁無(wú)明顯腐蝕，也沒(méi)有酸泥附在內(nèi)壁，浮子也沒(méi)有任何破損和變形，不僅使用壽命延長(zhǎng)，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(kāi)孔應(yīng)選擇槽蓋合適位置，下孔較好在進(jìn)口管上，且均需加閥門(mén)，便于維護(hù); ②考慮管內(nèi)硫酸在極端天氣時(shí)對(duì)磁翻柱及測(cè)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(guò)高影響傳感器測(cè)量，冬天防凍，管徑D 應(yīng)在80mm 以上可保證正常測(cè)量。

3． 2 在液體硫磺液位測(cè)量中的應(yīng)用
       因硫磺的熔點(diǎn)為119 ℃，當(dāng)磁翻板液位計(jì)用于液體硫磺液位測(cè)量垂直安裝時(shí)，硫蒸氣進(jìn)入浮球?qū)�向管冷凝，�?dǎo)致浮球卡死，且不便清理，液位計(jì)只能報(bào)廢。側(cè)裝式磁翻板液位計(jì)在液體硫磺的液位測(cè)量中更是少有成功的案例，因?yàn)橐�用夾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(jì)測(cè)量液位，使用壽命不超過(guò)半年就會(huì)出現(xiàn)浮球卡死現(xiàn)象。威頓公司液硫儲(chǔ)存大罐所用側(cè)裝式磁翻板液位計(jì)自安裝以來(lái)近10 年，一直沒(méi)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(duì)成套磁翻板液位計(jì)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(jiàn)圖4。

     分體式磁翻板液位計(jì)的安裝步驟如下: ①通過(guò)計(jì)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(zhǎng)度根據(jù)液位來(lái)計(jì)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(lái)，液硫液位測(cè)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(dòng)，不會(huì)造成假液位; 沒(méi)有硫蒸氣進(jìn)入導(dǎo)向管，也就不必對(duì)整個(gè)液位計(jì)進(jìn)行伴熱，徹底解決了精硫槽的液位測(cè)量難題。

      為了延長(zhǎng)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［2］，使用至今也未出現(xiàn)任何問(wèn)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。

4 結(jié)束語(yǔ)
     目前磁翻板液位計(jì)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(jí)，而且價(jià)格大幅下降，性?xún)r(jià)比較高。該儀表經(jīng)過(guò)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(cè)量�？梢宰龅礁呙芊�、防泄漏，廣泛適用于高溫、高壓、耐腐蝕的場(chǎng)合。它彌補(bǔ)了玻璃板( 管) 液位計(jì)指示清晰度差、易破裂等缺陷，且全過(guò)程測(cè)量無(wú)盲區(qū)，顯示清晰、測(cè)量范圍大。因此只要對(duì)磁翻板液位計(jì)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(jì)一定會(huì)成為化工測(cè)量中的得力助手。