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调试| 差压式液位计测量界面

   液位计     日期:2019-09-22    
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作者简介:柳北剑(1987—)江苏徐州人,从事化工行业12年,曾多次参与建厂及原始开车,实战经验较为丰富,目前就职于江苏威名石化,任工程师职位。

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油水界面下的应用

在化工生产过程中,有许多介质精馏之后是带少量水的。生产想要的成品是油,而不是水,在这种工况下就需要对油水混合物进行分水作业。分水的原理是根据油和水的密度不同,一般情况下水在下层,油在上层。既然要分水,我们就需要知道水的液位。

所以在测量仪器的选择上,可以选择外浮筒液位计,也可以选择差压式液位计,两者各有其优缺点,本节对差压式液位计测量油水界面进行解析。

假设测量H距离为1.2m,油的密度为0.7,水的密度为1.0,高低压侧导压管灌满水做密封液,求差压变送器的量程。

解:

水位最低液位时差压:P=(ρ油×g×H)-(ρ水×g×H)

=(0.7×9.8×1.2)-(1.0×9.8×1.2)=-3.528Kpa

水位最高时差压:P=(ρ水×g×H)-(ρ水×g×H)

=(1.0×9.8×1.2)-(1.0×9.8×1.2)=0Kpa

变送器的量程为:-3.528Kpa至0 Kpa

量程速算:(ρ水-ρ油)×g×H=3.528Kpa

注意:此种算法仅用于油水分层较为明显的工况。如果油水混溶形成乳化质则不可取。

汽水界面下的应用

概述:

差压式液位计是目前电厂锅炉汽包、天然气制氢重组炉汽包、除氧器等容水设备中用的最普遍的一种测量液位的仪表,因受安装方式、汽、水密度变化等许多因素的影响,容易引起较大的测量误差。很多职场小白却弄不清楚误差到底是怎么产生的,本章着重介绍它的原理及误差产生原因。

如图:

单室平衡容器和双室平衡容器的输出差压都为:ΔP= P+ -P-

常温常压工况:ρ1为脱盐水的密度1.0,ρ2为蒸汽密度0,ρ3为隔离液密度1.0,H为汽包总高度1m,H1为脱盐水液位0.25m,H2为液面至汽包顶部高度0.5m,H3为平衡容器气相高度0.1m,L为差压液位计量程0.5m,求差压值ΔP。

解:根据公式P=ρgH,

高压侧压力为:P+ =1.0×9.8×0.5=4.9Kpa

低压侧压力为:P- =1.0×9.8×0.25=2.45Kpa

差压值为:ΔP=4.9-2.45=2.45Kpa

高温高压工况:经查密度表,当温度为250℃,压力为4.0Mpa,ρ1为脱盐水的密度0.799,ρ2为蒸汽密度0.02,隔离罐内气体密度约为0.02,ρ3为隔离液密度约为1.0,H为汽包总高度1m,H1为脱盐水液位0.25m,H2为液面至汽包顶部高0.5m,H3为平衡容器气相高度0.1m,L为差压液位计量程0.5m,求差压值ΔP。

解:根据公式P=ρgH,

高压侧为:P+ =(ρ3×g×L)+(ρ2 g×H3)=(1.0×9.8×0.5)+(0.02×9.8×0.1)

P+=4.920Kpa

低压侧为:P- ≈(ρ1×g×H1)+(ρ2 g×H2)≈(0.799×9.8×0.25)+(0.02×9.8×0.5)

P- ≈2.056Kpa

差压值为:ΔP=4.92-2.056=2.864Kpa

结论:两种不同工况测量值误差为ΔP高-ΔP常=2.864-2.45=0.414Kpa,以上所推导的公式是以量程0-0.5m,实际液位为0.25m来计算的,如果量程范围变大或者实际液位上升,误差也会相应增大。

通过以上计算公式可以看出,在两种不同工况下水的密度及蒸汽的密度都不相同,用常温常压或高温高压状态下的密度去进行差压换算并输入变送器都是不严谨的。面对这种情况,必须对汽包液位进行温压补偿才能对液位修正。在实际工作当中,液位的修正公式可以请设计院提供。

汽水界面与其他液体测量的区别:测量汽水界面液位需要计算蒸汽的密度及水的密度,因为水的密度随着温度升高而降低,蒸汽的密度随着压力的增大而增加。测量其他常温常压介质无需考虑介质密度的变化。

容易混淆的点:因为隔离罐与汽包是连通的,H侧与L侧它们所承受的汽压是一样的。常温常压状态下不必考虑汽相的密度,但温度及压力升高后就必须考虑它的密度变化了。

 
 
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