電動浮筒物位計在石油化工裝置中的校驗和故障處理

1、前言

目前石油化工裝置所用的浮筒是采用帶扭力管力平衡式沉筒液位或界位計，此種液位計分為氣動和電動（FISHER）。工作穩(wěn)定可靠，故障率低維護方便.在生產(chǎn)種植中裝置要求浮筒在正常使用中，能相對準確的測量出容器中的液位或界位，從而控制容器中物料出入平衡，用以連續(xù)監(jiān)視和控制。因此浮筒不要求測量的絕對準確，一般要求測量精度在正負2%范圍內(nèi)即可。對于測量界面而言由于被測介質(zhì)的溫度、密度等影響，精度還可降低到正負5%使用。隨著裝置的自動化程度要求不斷的提高，用于現(xiàn)場測量的電浮筒逐步進行了升級，目前現(xiàn)場所使用的浮筒測量變送器，主要型號是LDC-3000系列和2390（FISHER），其浮筒變送器（筒頭）如圖1和圖2。

圖1 圖2

下面主要對這兩種型號的浮筒，在多年的石化工程安裝和調(diào)試工程中出現(xiàn)的故障和處理方法和注意事項進行總結(jié)。

2、結(jié)構(gòu)原理

浮筒液位變送器由內(nèi)浮筒、浮筒、扭力管系統(tǒng)及電子測量系統(tǒng)等組成。浮筒浸沒在浮筒室內(nèi)的液體中，與扭力管系統(tǒng)剛性連接，扭力管系統(tǒng)承受的力是浮筒自重減去浮筒所受的浮力的凈值，在這種合力作用下的扭力管扭轉(zhuǎn)一定角度。浮筒室內(nèi)液體的位置、密度或界位高低的變化引起浸沒在液體中的浮筒受到的浮力變化，從而使扭管轉(zhuǎn)角也隨之變化。該變化被傳遞到與扭力管剛性連接的傳感器，使傳感器輸出電壓變化，繼而被電子部件放大并轉(zhuǎn)換為4～20mA電流輸出。浮筒液位變送器采用微控制器與相關(guān)的電子線路測量過程變量，提供電流輸出，驅(qū)動LCD顯示及提供HART通信能力。

3、故障的現(xiàn)象及處理方法

對各種故障現(xiàn)象進行總結(jié)是至關(guān)重要的，不外乎供電是否正常（線路、電壓是否正常）儀表本身是否正常（本身損壞、測量條件改變）。

當遇到工藝人員反映浮筒測量不準時，首先要判斷儀表有問題還是工藝原因造成的假象，有很多是因為工藝原因誤認為是儀表故障。比如工藝玻璃版堵、臟、漏，使液位與浮筒指示對不上，所測介質(zhì)比重改變，液位排出泵壞打不上量誤認為空液等等。這種錯誤地認為儀表故障的現(xiàn)象占近30%的比例。通過認真的判斷后再確定浮筒是否需要校驗或維修。總之查找故障要先簡單后復雜得去查找，特別要注意中間環(huán)節(jié)（端子柜、中間接線箱）。

對于現(xiàn)場浮筒的故障和處理方法有以下幾種：

3.1浮筒測量室與介質(zhì)不連通。

浮筒測量室上下截止閥關(guān)斷閥不暢通或堵塞，導致被測物料不能進入浮筒測量室而影響測量。需要打開閥門或疏通堵塞閥門。

3.2浮筒卡住，不能上下自由浮動。

造成的原因是因為所測介質(zhì)粘稠凝固，不清潔有固體顆粒物析出結(jié)垢結(jié)鹽等。此種現(xiàn)象在精制崗位出現(xiàn)比較多，表現(xiàn)是浮筒輸出不變、浮筒不回零或輸出階越變化。處理方法是對高凝固點的介質(zhì)加伴熱和保溫，使浮筒內(nèi)的介質(zhì)和容器內(nèi)的介質(zhì)物態(tài)相同（液態(tài)）。如浮筒內(nèi)比較臟或鹽堵時就需要停運浮筒，對浮筒進行清潔處理。對于筒內(nèi)結(jié)晶和鹽堵，可用軟水（蒸汽冷凝水）從浮筒下排放閥引入測量室，進行“蒸煮”。

3.3浮筒脫落。

由于被測介質(zhì)的劇烈波動和沖擊，或固定卡被腐蝕等原因，使浮筒脫落。儀表輸出始終最大同時扭力管轉(zhuǎn)角輸出最大。

此時需要把浮筒停運排空，重新把浮筒掛上。

3.4浮筒泄漏。

當扭力管出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時，從筒頭固定處滲漏物料。如果破裂嚴重影響測量的準確。此時需要更換扭力管。更換時要注意型號要相同，一般石油化工裝置所用的FISHER浮筒的扭力管是通用的，可以直接互換。注意同時更換扭力管密封墊片，墊片老化也可導致物料泄漏。更換后需要對浮筒進行校驗。在日常巡檢時，注意浮筒引壓閥、下排放閥、校驗閥的盤根和法蘭墊片及焊接口的檢查，如發(fā)現(xiàn)泄漏要及時處理。

3.5檢測部分故障（電路）

FISHER浮筒通過檢測扭力管的轉(zhuǎn)角，經(jīng)過杠桿組件放大后轉(zhuǎn)換成杠桿組件上一對磁極角度位移，然后經(jīng)過檢測原件（霍爾片）的磁電特性，轉(zhuǎn)換成標準信號輸出。杠桿組件同時還有克服扭力管因溫度變化產(chǎn)生的縱向膨脹力。

當同扭力管連接的軸夾鉗松動、粘接面斷開或支點鋼片斷裂時，都要引起測量出現(xiàn)故障，表現(xiàn)為輸出線性差回差大甚至輸出不變。這時可根據(jù)故障原因進行處理，比如緊固軸夾鉗緊固螺母，重新粘接連接面，更換支點鋼片等。其次對電路板的檢查，重點檢查板間線路插頭接觸是否良好。故障處理后需要對浮筒重新校驗。

4、浮筒的校驗

現(xiàn)場的浮筒校驗主要有灌液法和掛重法兩種，由于掛重法需要取下浮筒進行稱量和計算，此方法校驗成本高而且最后還要進行零遷修正，誤差相對大。所以現(xiàn)場大部分采用灌液法進行浮筒的校驗。這里只對灌液法校驗進行闡述。

4.1一般液位（界位）的灌液校驗

當通過換算，測量的量程所對應灌液的最高高度在浮筒高度之內(nèi)時，方法如下：

（1）關(guān)閉浮筒液面計的上下引壓閥，慢慢打開放空閥和排污閥，泄去浮筒液面計內(nèi)的壓力和介質(zhì)，判斷引壓閥是否泄漏。泄壓時應注意安全和介質(zhì)對環(huán)境的污染。

（2）從液面計底部連一玻璃或塑料透明管，然后向管內(nèi)灌水。

（3）灌水高度在零位和量程時調(diào)整儀表相應的零點和量程機構(gòu)，反復幾次直到儀表的誤差在允許范圍內(nèi)。

（4）放空筒內(nèi)灌液，關(guān)閉放空閥和排放閥，慢慢打開上引壓閥，判斷放空和排放閥關(guān)嚴后完全打開上下游引壓閥，儀表投用。

4.2特殊液位（界位）的灌液校驗

當通過換算，測量的量程所對應灌液的最高高度超出浮筒高度之外時，方法如下：

（1）液位測量的浮筒采用縮小量程的方法。

列如浮筒長度800mm，被測介質(zhì)密度1.1g/cm2，校驗時采用罐液法，對應于量程的灌水高度為880 mm，筒長為800不可能罐液面超過800。此時計算出灌水高度800時浮筒變送器輸出的電流值，用此值作為量程輸出值，計算公式如下：

[800 ÷（800× 1.1）]×16 + 4 = 18.55（mA）

校驗罐水高度及輸出電流值如下表：

（2）界位測量的浮筒采用零位下遷的方法，校驗完成后再把零位遷回實際零值。

5、結(jié)束語

本文所敘述的浮筒物位計校驗和故障處理，是本人經(jīng)過十多年施工中的總結(jié)積累的，為今后的工作有著借鑒和依據(jù)。隨著生產(chǎn)工藝的不斷進步，儀表自動化水平不斷地提高，儀表本身制造精度也越來越高，儀表自身故障率也隨之降低。對于浮筒液位計故障的分析判斷的難度加大。儀表人員除了對要了解儀表的工作原理、結(jié)構(gòu)、性能熟悉外，還要熟悉生產(chǎn)過程控制，這有助于分析和判斷故障。

參考文獻：

[1]電動浮筒液位變送器的原理和調(diào)校 李寶華 - 《流程工業(yè)》 2010

[2]浮筒液位變送器的工作原理及維修 陳順強 - 《儀表技術(shù)》 – 2002

[3]淺析浮筒液位計傳感器結(jié)構(gòu) 依顯義-《中國石油和化工標準與質(zhì)量 》- 2012

[4]浮筒式液位變送器及其浮筒的計算方法 李寶俊 《化工自動化及儀表》 1982年