安全生產(chǎn)是一項(xiàng)長期、艱巨、復(fù)雜的系統(tǒng)工程, 通常是企業(yè)生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié), 安全、環(huán)保的綠色生產(chǎn)方向一直是化工企業(yè)追求的目標(biāo)。同時(shí), 提高生產(chǎn)效率, 降低工廠操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度也是企業(yè)始終努力的方向[1]。

湖南岳陽巴陵石化隸屬中石化旗下是特大型石化聯(lián)合企業(yè)和國內(nèi)***大的己內(nèi)酰胺、SBS、環(huán)氧樹脂和環(huán)己酮生產(chǎn)基地, 主要產(chǎn)品有稀釋劑、SBS、環(huán)己酮、環(huán)氧樹脂、汽柴油、己內(nèi)酰胺和尿素等160多種, 各種易燃、易爆、劇毒的化學(xué)品繁多。因此, 安全生產(chǎn)、綠色經(jīng)營更是企業(yè)的首要工作。

公司8號(hào)溝罐區(qū), 是各種易燃、易爆、劇毒的化學(xué)品的集中儲(chǔ)存罐區(qū), 屬于一級(jí)要害罐區(qū), 其中有Q801~Q807, 7個(gè)1000m3球型儲(chǔ)罐儲(chǔ)存苯。苯在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體, 具有強(qiáng)烈的芳香氣味, 其密度為0.88g/ml, 小于水, 但其分子質(zhì)量比水重, 難溶于水。苯可燃, 毒性較高, 是一種致癌物質(zhì)。苯的沸點(diǎn)為80.1℃, 熔點(diǎn)為5.5℃。

在苯儲(chǔ)罐的液位測量中, 以前通常使用鋼帶液位計(jì)、差壓液位變送器等, 但這些儀表的共同特點(diǎn), 都必須跟介質(zhì)接觸。因?yàn)楸娇扇肌⒍拘暂^高, 且介質(zhì)經(jīng)常含水, 故這些儀表都出現(xiàn)了使用測量不準(zhǔn)、維修不方便不安全等問題。

2012年罐區(qū)技術(shù)改造, 公司下決心采用一種更安全、可靠的儀表測量苯球罐液位。公司集思廣益, 根據(jù)以往測量球罐液位經(jīng)驗(yàn), 考察、分析各種液位計(jì)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及性價(jià)比[5]。

罐區(qū)技改之前, 公司Q801~Q805儲(chǔ)罐使用鋼帶液位計(jì), Q806~Q807儲(chǔ)罐使用差壓液位計(jì)。

1) 原理:此種液位計(jì)依據(jù)阿基米德原理 (也稱浮力原理) , 是一種***傳統(tǒng)的液位計(jì)。它主要是由罐內(nèi)浮盤、鋼帶和罐外變送器組成, 浮盤浮于罐內(nèi)液面, 隨液位的升降而上下移動(dòng), 帶動(dòng)鋼帶, 鋼帶連接罐外變送器, 變送器根據(jù)鋼帶的位移讀出液位高度。

2) 優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、安裝相對(duì)簡單。

3) 缺點(diǎn):

(1) 由于冬季苯凝結(jié), 需要加熱, 加熱后的苯蒸氣沿著鋼帶導(dǎo)管進(jìn)入表體凝結(jié), 造成儀表凍住不能使用。

(2) 日常檢修時(shí), 因表體通過導(dǎo)管與罐內(nèi)連通, 使得表體存在苯氣體, 存在較大的安全隱患。

(3) 需要打空儲(chǔ)罐標(biāo)零。

(4) 安裝維護(hù)需要開罐、設(shè)備需要停用。

1) 原理:差壓液位變送器就是通過測量高、低壓力差, 再由轉(zhuǎn)換部件轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)傳送到控制室的電器元件來顯示液位。差壓式液位計(jì)主要用于密閉有壓容器的液位測量, 把容器內(nèi)低位置有液體 (液相) 的壓力和高位置無液體 (氣相) 的壓力差轉(zhuǎn)換成液位高度。

2) 優(yōu)點(diǎn):

(1) 精度高。

(2) 重量輕、堅(jiān)固抗振。

(3) 量程、零點(diǎn)外部連續(xù)可調(diào)。

(4) 無機(jī)械可動(dòng)部件, 維修工作量少。

3) 缺點(diǎn):

(1) , 受溫度變化影響大, 有時(shí)冬季需要加伴熱。

(2) , 需要經(jīng)常檢查引壓管, 防止漏水、冷凝、蒸發(fā)和堵塞。

(3) , 結(jié)晶、沉積物易堵塞引壓管。

(4) , 液面高度直接和罐內(nèi)介質(zhì)密度有關(guān), 由于從裝置輸送過來的苯含水, 并且每次含水量不同, 使得罐內(nèi)液位密度經(jīng)常發(fā)生變化, 而儀表內(nèi)部參數(shù)密度設(shè)的固定值。當(dāng)罐內(nèi)介質(zhì)密度發(fā)生變化時(shí), 計(jì)算出來的液位就不能反映罐內(nèi)的真實(shí)液位, 引起差壓測量誤差。

(5) , 安裝和維護(hù)時(shí)需要停車、清罐、拆卸。

苯具有特殊的物理特性且工藝問題 (介質(zhì)含水) , 使得上述兩種液位計(jì)均無法達(dá)到滿意的測量效果。

2012年7月對(duì)Q801~Q807, 7個(gè)儲(chǔ)罐液位測量設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)改造, 考察并選用了西安定華電子有限公司的ELL外測液位計(jì)。

ELL外測液位計(jì)是一種利用聲納測距原理, “微振動(dòng)分析”技術(shù)和“精度自動(dòng)校準(zhǔn)”技術(shù), 是“完全非接觸式”液位測量儀表。

聲納就是利用水中聲波對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測、定位和通信的電子設(shè)備, 聲納測距是利用聲波反射識(shí)別技術(shù)。

聲納技術(shù)至今已有100年歷史, 它是1906年由英國海軍劉易斯·尼克森所發(fā)明。

聲納測距原理是ELL外測液位計(jì)外測液位的基礎(chǔ)。

由吸附于儲(chǔ)罐底部的液位測量頭發(fā)射聲波, 穿透罐壁在罐內(nèi)液體介質(zhì)內(nèi)傳播, 到達(dá)液面反射形成回波, 回波信號(hào)到達(dá)罐底, 穿透罐壁, 再由液位測量頭接收返回的聲納信號(hào), 傳回主機(jī), 主機(jī)根據(jù)公式:距離 (D) =速度 (S) ×時(shí)間 (T) 計(jì)算, 得出液位。其中:

距離 (D) :要得到的液位高度。

速度 (S) :聲波在液體介質(zhì)內(nèi)的傳播速度, 不同的介質(zhì)內(nèi)聲波的傳播速度不同。

時(shí)間 (T) :聲波在液體中形成回波的時(shí)間。

自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)是ELL外測液位計(jì)測量的保證。

當(dāng)同一種液體介質(zhì)的溫度變化較大, 液體成分、密度變化較大時(shí), 會(huì)對(duì)液體內(nèi)聲波的傳播速度產(chǎn)生較大影響, 由此帶來測量誤差, 為了確保儀表的測量精度, 可在容器內(nèi)加裝校準(zhǔn)器, 用校準(zhǔn)測量頭測量校準(zhǔn)器內(nèi)液柱的標(biāo)準(zhǔn)長度, 標(biāo)準(zhǔn)長度是1m, 可通過速度 (S) =距離 (H) /時(shí)間 (T) , 得到聲波在校準(zhǔn)器內(nèi)液體里的傳播速度。

由于校準(zhǔn)器內(nèi)液體和容器內(nèi)液體連通, 因此, 校準(zhǔn)器內(nèi)液體溫度、成分和容器內(nèi)液體一致, 聲波在其中的傳播速度也相同。所以, 可以得到當(dāng)前環(huán)境下聲波在容器內(nèi)介質(zhì)里準(zhǔn)確的傳播速度, 儀表會(huì)自動(dòng)選用修正后的聲波傳播速度進(jìn)行計(jì)算, CPU會(huì)根據(jù)該結(jié)果計(jì)算出液面的準(zhǔn)確高度, 這樣得出的液面高度就不會(huì)受到液體溫度和成分變化的影響。

自動(dòng)校準(zhǔn)原理實(shí)際上就是在容器上找出一段已知長度作為標(biāo)尺, 對(duì)外測液位計(jì)進(jìn)行自身校準(zhǔn), 來保證在任何工況下都能高精度測量液位。如果容器內(nèi)無條件加裝校準(zhǔn)器, 可以將容器已知的確切直徑作為標(biāo)尺來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)。

“微振動(dòng)分析”技術(shù)是西安定華的核心專利技術(shù), 是ELL外測液位計(jì)可靠運(yùn)行的保證。

由于一些儲(chǔ)罐工況復(fù)雜, 例如:不同的罐型、不同的罐內(nèi)沉積程度、不同的介質(zhì)特性;進(jìn)、出料速度很快, 造成強(qiáng)烈沖擊, 罐內(nèi)液面會(huì)形成劇烈波動(dòng);介質(zhì)揮發(fā)性強(qiáng), 液面形成汽、液混合;儲(chǔ)罐常年未清理, 罐內(nèi)底部沉積物過厚等, 這些都會(huì)造成吸附于罐壁外的液位測量頭接收到的回波信號(hào)不液面信號(hào), 還有一些其他干擾信號(hào), 會(huì)干擾儀表得到真實(shí)液面形成回波的時(shí)間, 計(jì)算出虛假液位。“微振動(dòng)分析”技術(shù)的ELL外測液位計(jì)會(huì)自動(dòng)判斷正確的液位信號(hào), 并始終跟蹤該信號(hào)顯示準(zhǔn)確的液位。另外, 聲納信號(hào)在穿透容器壁時(shí)會(huì)有大幅衰減, 在不同的液體內(nèi)的傳播速度會(huì)發(fā)生改變, 從而影響對(duì)液位的測量。“微振動(dòng)分析”技術(shù)通過先進(jìn)的智能化處理方法, 可以***大限度的排除干擾信號(hào), 分析、判斷出真實(shí)液位信號(hào), 并始終鎖定此信號(hào)顯示液位。

1) ELL外測液位計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢。

2) 消除容器壁余震干擾。

3) 消除多重回波干擾。

4) 消除虛假回波干擾。

5) 克服了聲納信號(hào)穿透容器壁的大幅衰減。

6) 介質(zhì)成分變化對(duì)聲速影響。

7) 性能穩(wěn)定可靠。

8) 結(jié)果。

9) 智能化。

10) 應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜現(xiàn)場工況。

ELL-FI外測液位計(jì)主機(jī)安裝十分簡單, 在苯球罐附近立一根2″碳鋼管, 高度1m~1.2m, 儀表機(jī)架通過U型卡固定在2″立管上, 儀表主機(jī)和防爆接線盒固定在儀表機(jī)架上。儀表主機(jī)位置一般選在校準(zhǔn)測量頭下方, 并便于儀表安裝和日常觀察、維護(hù)的位置。

液位測量探頭的安裝需要選擇液位信號(hào)***合適的位置, 探頭安裝的質(zhì)量直接影響儀表的使用效果。安裝探頭時(shí)必須有針對(duì)性地選擇合適的安裝方案。大體來說需要遵循以下幾點(diǎn)原則:

1) 對(duì)于鐵磁性材質(zhì)的容器, 探頭安裝位置罐壁打磨平整, 探頭工作端面涂上耦合劑并用強(qiáng)力磁環(huán)將探頭直接吸附在容器底部即可。

2) 液位測量探頭指向須與所測液面盡量垂直, 且正上方無管道等遮擋物。

3) 液位測量探頭避開進(jìn)液口, 以避免進(jìn)液沖擊使液面劇烈波動(dòng)影響測量。

4) 高于出液口或排污口, 以避免罐底長期沉積污物對(duì)測量的影響.如不滿足條件, 則應(yīng)有措施保證定期清除罐底污物。

5) 校準(zhǔn)測量頭安裝在罐體外部半徑高度 (赤道) 的位置。

6) 容器壁上的安裝面尺寸應(yīng)不小于Ф100的圓面, 不應(yīng)有漆塊、銹渣, 盡量光潔。

自從引進(jìn)ELL外測液位計(jì)進(jìn)行苯儲(chǔ)罐液位測量以來, 儀表運(yùn)行穩(wěn)定, 且測量、維護(hù)簡單、操作容易。罐區(qū)徹底杜絕了由于儀表的原因造成的苯泄漏, 以及因泄露檢修、更換而造成系統(tǒng)停車, 儀表維護(hù)工作量大大下降。儀表的標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)傳輸出, 直接實(shí)時(shí)將液位高度送到DCS, 儀表人員坐在屏幕前就能直觀地掌握本儲(chǔ)罐的液位情況。

根據(jù)ELL外測液位計(jì)在苯儲(chǔ)罐上的實(shí)際應(yīng)用效果, 和對(duì)ELL外測液位計(jì)的深入了解, ELL外測液位計(jì)真正實(shí)現(xiàn)了“隔離式測量”, 現(xiàn)場安裝不動(dòng)火、不開孔、不停產(chǎn), 是綠色環(huán)保的儀表, 尤其適合在易燃、易爆和劇毒化學(xué)品儲(chǔ)罐區(qū)的技改。ELL外測液位計(jì)在石油化工企業(yè)的罐區(qū)液位管理中具有很好的使用價(jià)值, 填補(bǔ)了一項(xiàng)能夠?qū)崿F(xiàn)在線安裝、不停車儀表的空白。