NYRD-L10-C雷达液位计厂商销售
防爆安全认证与防护等级
化工领域需满足ATEX/IECEx防爆认证,隔爆型(Ex d)外壳可承受内部1.5MPa爆炸压力。本安型(Ex ia)设计将回路能量限制在1.2W以下,适用于Zone 0区。传感器整体防护等级达IP68,可短时浸入10米水深。某海上平台应用案例显示,通过SIL3认证的冗余传感器系统,平均无故障时间(MTBF)超过15年。最新光纤传感技术彻底消除电火花风险,已应用于氢气储罐监测。
应用:高温环境测量块料或颗粒
测量范围:30米
过程连接:法兰
介质温度:-40~500℃
过程压力:常压
精 度:±5mm
重 复 性:±2mm
频率范围:26GHz
防爆等级:Exd ⅡC T4 Gb
防护等级:IP67
信号输出:4~20mA/HART( 两线/四线 )/RS485/Modbus
安装
< 安装前的准备
请注意以下事项,以确保仪表能正确安装:
请预留的安装空间。
请避免强烈震动的安装场合。
为确保、便利及地安装本仪表,请遵循以下安装指导!
< 安装指导
< 典型的错误安装:
当罐中有障碍物影响测量时,要加装反射板才能正常测量。
注:① 正确 ② 错误
导波管中测量
发射的微波波束所辐射区域内有障碍物,如:人梯、限位开关,加热设备、支架等会造成干扰,导致测量错误。若受影响需要加导波管进行测量。
电气连接
< 供电电压
(4~20)mA/HHART(两线制) 供电电源和输出电流信号共用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。对于本安型须在供电电源与仪表之间加一个栅。
(4~20)mA/HART(四线制) 供电电源和电流信号分开,各自分别使用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。
RS485/Modbus 供电电源和Modbus信号线分开各自分别使用一根两芯屏蔽电缆线具体供电电压范围参见技术数据。
< 连接电缆的安装
电缆外径:5~9mm(M20×1.5)
3.5mm~8.7mm(½NPT)
接线一般采用两芯或四芯的电缆,由于电驱动装置、电源线或发射装置经常产生电磁干扰,因此传感器导线需要使用屏蔽的电缆。
(4~20)mA/HART(两线制) 供电电缆可使用普通两芯电缆。
(4~20)mA/HART(四线制) 供电电缆应使用带有用地线的电缆线。
RS485/Modbus 供电电缆应使用屏蔽电缆线。
电缆的屏蔽和接线 理想情况下,屏蔽线两端接地。但是需要注意的是:会有接地补偿电流通过传感器电缆屏蔽。两端接地的时候可以在接地一端(比如:开关柜内)连接一个带接地电位的电容。 (比如:1UF;1500V)。采用尽量低电阻的接地。(注:如果仪表用于防爆区域,由于电位输出,对不能采用两端接地)。
接线方式
< 指导
的电气连接工作在断电的条件下进行,请注意遵循仪表说明书上的指导!
请遵守当地电气安装规程的要求;
请遵守当地对人员健康和的规程要求。对仪表电气部件的操作都由经过培训的人员完成;
请检查仪表的铭牌以确保提供的产品规格符合您的要求。请确保所供电源电压与仪表铭牌上的要求一致。
< 防护等级
本仪表满足防护等级IP67的要求,请确保电缆密封头的防水性。如下图:
如何确保安装满足IP67的要求:
1.请确保密封头未受损
2.请确保电缆未受损
3.请确保所使用的电缆符合电气连接规范的要求
4.在进入电气接口前,将电缆向下弯曲,以确保水不会流入壳体,见①
5.请拧紧电缆密封头,见②
6.请将未使用的电气接口用盲堵堵紧,见③
仪表调试
< 调试方法
RBRD10 系列有三种调试方法:
1.显示/按键
2.上位机调试
3.HART手持编程器
< 显示/按键
通过显示屏幕上的4个按键对仪表进行调试。调试菜单的语言可选。调试后,一般就只用于显示,透过玻璃视窗可以清楚地读出测量值。
显示/按键
①液晶显示
②按键
< 上位机调试 通过HART与上位机相连
① RS232接口或USB接口
② RBRD1X
③ HART适配器
④ 250欧姆电阻
< HART手持编程器编程 RBRD1X可用于HART手持编程器编程
① HART手持编程器
② RBRD1X
③ 250欧姆电阻
■RBRD19 物位计选型
安装
< 安装前的准备
请注意以下事项,以确保仪表能正确安装:
请预留的安装空间。
请避免强烈震动的安装场合。
为确保、便利及地安装本仪表,请遵循以下安装指导!
< 安装指导
< 典型的错误安装:
不能安装在入料口的上方。同时注意:室外安装时应采取遮阳、防雨措施,以延长仪表的使用寿命
注:① 正确 ② 错误
仪表不能安装在拱形罐顶中间,除了产生间接回波,还会受到多次回波的影响。
多次回波可能比真正回波的信号幅度还大,因为顶部可以集中多个回波。所以不能安装在中心位置。
注:① 正确 ② 错误
当罐中有障碍物影响测量时,要加装反射板才能正常测量。
注:① 正确 ② 错误
导波管中测量
发射的微波波束所辐射区域内有障碍物,如:人梯、限位开关,加热设备、支架等会造成干扰,导致测量错误。若受影响需要加导波管进行测量。
接管高度要求:天线伸入到罐里至少10mm的距离
电气连接
< 供电电压
(4~20)mA/HHART(两线制) 供电电源和输出电流信号共用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。对于本安型须在供电电源与仪表之间加一个栅。
(4~20)mA/HART(四线制) 供电电源和电流信号分开,各自分别使用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。
RS485/Modbus 供电电源和Modbus信号线分开各自分别使用一根两芯屏蔽电缆线具体供电电压范围参见技术数据。
< 连接电缆的安装
一般介绍 电缆外径:5~9mm(M20×1.5)
3.5mm~8.7mm(½NPT)
接线一般采用两芯或四芯的电缆,由于电驱动装置、电源线或发射装置经常产生电磁干扰,因此传感器导线需要使用屏蔽的电缆。
(4~20)mA/HART(两线制) 供电电缆可使用普通两芯电缆。
(4~20)mA/HART(四线制) 供电电缆应使用带有用地线的电缆线。
RS485/Modbus 供电电缆应使用屏蔽电缆线。
电缆的屏蔽和接线 理想情况下,屏蔽线两端接地。但是需要注意的是:会有接地补偿电流通过传感器电缆屏蔽。两端接地的时候可以在接地一端(比如:开关柜内)连接一个带接地电位的电容。 (比如:1UF;1500V)。采用尽量低电阻的接地。(注:如果仪表用于防爆区域,由于电位输出,对不能采用两端接地)。
接线方式
< 指导
的电气连接工作在断电的条件下进行,请注意遵循仪表说明书上的指导!
请遵守当地电气安装规程的要求;
请遵守当地对人员健康和的规程要求。对仪表电气部件的操作都由经过培训的人员完成;
请检查仪表的铭牌以确保提供的产品规格符合您的要求。请确保所供电源电压与仪表铭牌上的要求一致。
< 防护等级
本仪表满足防护等级IP67的要求,请确保电缆密封头的防水性。如下图:
如何确保安装满足IP67的要求:
1.请确保密封头未受损
2.请确保电缆未受损
3.请确保所使用的电缆符合电气连接规范的要求
4.在进入电气接口前,将电缆向下弯曲,以确保水不会流入壳体,见①
5.请拧紧电缆密封头,见②
6.请将未使用的电气接口用盲堵堵紧,见③
仪表调试
< 调试方法
RBRD10 系列有三种调试方法:
1.显示/按键
2.上位机调试
3.HART手持编程器
< 显示/按键
通过显示屏幕上的4个按键对仪表进行调试。调试菜单的语言可选。调试后,一般就只用于显示,透过玻璃视窗可以清楚地读出测量值。
显示/按键
①液晶显示
②按键
③接线端子
< 上位机调试 通过HART与上位机相连
① RS232接口或USB接口
② RBRD1X
③ HART适配器
④ 250欧姆电阻
< HART手持编程器编程 RBRD1X可用于HART手持编程器编程
① HART手持编程器
② RBRD1X
③ 250欧姆电阻
导波雷达液位计是接触式物位测量,采用时域反射技术(TDR)电子单元发射微波脉冲沿着导波杆(缆)传播,当接触被测介质时,产生反射信号由电子部件接收,计算发射到接收的间隔时间,转换为被测介质的距离。导波雷达液位计测量原理如图1所示。通过测量发射脉冲与反射脉冲的时间差,并通过以下公式即可计算出被测物质到仪表法兰的距离:2D=Ct (1)
式中:C为光速;T为发射脉冲与反射脉冲时间差;D为空间距离。
根据设定的满罐和空罐位置,通过以下公式即可计算出物料高度并输出4~20mA电流:
物料高度:L=E-D (2)
输出电流:Io=4+L×16/E (3)
式中:L为物料高度;E为量程。
导波雷达液位计适合测量液/液界面,如油水界面,油与水、油与酸、低介电的有机溶剂(甲苯、苯、环己烷、己烷、松节油和二甲苯)和水或酸。测量液/液界面应注意以下几点:
(1)介电常数较低的介质位于上部。
(2)两种液体的介电差异不低于10。
(3)上层介质的介电常数是已知的,该参数可在现场确定。
(4)上层介质的大厚度取决于其介电常数。
(5)上层介电常数下限<3,下层介电常数上限>20。
(6)可同时进行液位测量和界面测量。
导波雷达液位计可用在几何尺寸小的容器,也可用在旁通管和各种尺寸的储罐,适用于测量多种粉尘和谷物等。导波雷达液位计测量特性:
(1)无可活动机械部件,维护成本低。
(2)安装方便,支持罐顶安装或旁路管顶部安装。
(3)适用于液面、界面和粉末状或小颗粒状固料的物位测量。
(4)不受介质密度和pH值等物理参数变化的影响且无需进行补偿。
(5)适用于高温、低温、蒸汽和高压场合。
导波雷达液位计使用过程中微波沿导波管向下传导,尽量避免导波杆周围出现金属干扰或物料堆积的情况发生。导波雷达有的诊断功能,具有检测导波杆聚积物的能力。导波雷达液位计的结构由3个部件组成,即雷达变送器、过程密封件和导波杆。过程密封件和导波杆使得低能脉冲微波以光速沿其向下发送,在导波杆与物位(气/物、气/液或液/液界面)的交点通过导波杆被反射回雷达变送器。雷达变送器接收导波杆的测量信号,然后对这些信号进行处理并提供稳定的输出信号。
嘉可仪表JK系列雷达液位计种类,主要有缆绳式导波雷达液位计、杆式导波雷达液位计、喇叭口天线型雷达液位计、防腐四氟型雷达液位计、水滴型天线雷达液位计、卫生型平板雷达液位计、PFA桶天线雷达液位计、水利雷达液位计、高温型雷达液位计、高频雷达液位计、调频波FMCW型雷达液位计等。
NYRD-L10-C雷达液位计厂商销售
本文旨在通过实践来探讨电厂低压给水加热器上液位的测量,并解析了加热器结构及其采用各种不同液位测量仪表的历程和工况特点,论述了导波雷达液位计在低压给水加热器上的使用优势,藉此给电力行业热工人士提供一些有价值的参考。
给水加热器的结构与功能
给水加热器是一种利用汽轮机抽汽加热给水,以提高热效率的加热设备,是电厂回热系统的重要辅机之一。加热器的工作原理是利用汽轮机做过功的乏汽加热凝结水和给水,而不是直接将乏汽排入凝汽器,以充分利用乏汽的焓,降低冷源损失,同时减弱锅炉受热面的热应力。
加热器按汽水传热方式的不同,可分为表面式和混合式。目前,在火力发电厂中除了除氧器采用混合式加热外,其余高低压加热器均采用表面式加热。按照水侧的布置方式和流动方向的不同,表面式加热器又分为立式和卧式。
表面式给水加热器的特点,是加热工质(汽轮机的抽汽)与被加热工质(锅炉给水)相互不混合,通过管壁来传递热量。传热管内是给水,传热管外是蒸汽。蒸汽在加热器里放出热量并凝结成疏水,由疏水口排出。由于加热蒸汽通常都具有一定的过热度,为使给水温度达到所期望的值,同时加热面积尽可能的少,可设置一个过热蒸汽冷却段,以充分利用抽汽的过热度。蒸汽由汽相变为饱和水,同时放出汽化潜热的过程是在凝结段里完成的。凝结段是给水加热器的主要换热区段,管内给水大部分的焓升是由这一区段提供的。因此,具有凝结段的加热器是电厂用给水加热器的基本型式。
加热器中液位测量的重要性
加热蒸汽和被加热的水之间是通过金属表面来传递热量的。由于传热热阻的存在,给水不可能被加热到蒸汽压力下的饱和温度,不可避免地存在着一个端差。因此,给水端差(TTD = Terminal Temperature Difference)和疏水端差(DCA = Drain Cooler Approach temperature difference)是加热器的两个主要。给水端差和疏水端差的设置,直接影响到机组的率和运行的性。给水端差又称为上端差,是加压器蒸汽压力下的饱和温度与出口给水温度之差。疏水端差又称下端差,是离开加热器汽侧的疏水温度与进入水侧的给水温度之差。
图1 卧式表面式给水加热器结构实物
合理的给水端差的设置,能够有效提高热交换效率,是成本控制及盈利能力的重要组成部分。在实际运行中,给水端差增大的原因有:加热器的抽汽压力和抽汽量不稳定;加热器受热面结垢使传热恶化,增大了传热管内外温差;加热器内积聚了空气,不凝结的空气附在传热管表面形成空气层,妨碍了蒸汽的凝结放热,增大了传热热阻;凝结水或给水的部分或不经过加热器,而是从加热器旁路通过;凝结水位过高,淹没了一部分传热管,使传热面积减少。而给水端差过小,纵然可以提高热交换效率,但加热器长期处于过热状态,会大缩短使用寿命。由此可见,在日常操作中,维持合理的加热器凝结水位高度,从而找到热交换效率和设备寿命之间的平衡点,成为热工控制的首要任务。
加热器中液位测量的发展历程
给水加热器中存在高温、高压及大量蒸汽,恶劣条件使之成为测量的难点。给水加热器的水位检测历经了几个发展阶段,从初的磁翻板液位计、浮筒液位计、直到今天比较常用的差压变送器和导波雷达液位计。
磁翻板液位计又称就地水位计,是为传统的一种水位测量方式,至今仍然是加热器的标准配置。磁翻板液位计利用浮力原理,根据加热器的设计温度、压力及水的密度,制造出满足工况条件的浮子。浮子装在和加热器相连的筒体中,筒体中的水位和加热器中的水位等高,而筒体内浮子漂浮在水面上,即代表水位的高度。浮子内的永磁铁通过磁耦合作用引起筒体外的小磁板翻转,通过小磁板两面颜的不同,来就地读取加热器中的水位高度。磁翻板液位计是一种稳定的测量技术,但它存在两大缺陷。一是测量精度不高。因为加热器中的温度和压力的变化,凝结水的密度也发生变化,根据阿基米德浮力定律f浮=ρgV,当凝结水密度变化时,浮子浸没在水中的体积也发生变化,因此浮子淹没高度的变化会影响到测量精度。二是就地水位计在初的时候没有远传信号。
浮筒液位计是上世纪80年代至本世纪初常用的加热器水位测量方式。因为浮筒液位计集成有信号转换器,所以能够提供远传信号。但是浮筒液位计也是基于浮力的原理,因此同样面临着测量精度差的问题。此外,浮筒液位计多数采用扭力管式测量原理,表头笨重且需要周期性的标定,给使用和维护带来了诸多不便。
图2 导波雷达液位计工作原理
随着差压变送器技术的发展和产品性价比的提升,差压变送器配合平衡容器成为本世纪以来较为常用的加热器水位测量方式。但无论是采用双室平衡容器,还是采用单室平衡容器,对于测点位置的选取和安装都有较高的要求。因为,低加汽测可能工作在负压工况下,所以测量值波动大,影响到生产人员的正确操。此外,差压变送器的测量原理是:ΔP=ρgh,为达到地测量,需要对密度、温度及压力进行补偿。
导波雷达液位计采用的是时域反射原理(TDR原理,Time Domain Reflectometry)。导波雷达的工作原理,是由表头高频脉冲发生器产生电磁脉冲波信号,该信号沿着导波杆(探杆)向下传送,当遇到比此前传导介质(如空气或蒸汽)介电常数大的液体表面时产生反射信号,用超高速计时电路测量出脉冲波信号从发射到接收的传导时间。传导时间与电磁脉冲波速度乘积的一半,即代表被测介质表面到导波雷达液位计过程连接处的距离;通过给定的容器高度减去距离,计算得出液位的高度,从而达到对液位的测量。
导波雷达液位计的测量原理及优点
时域反射理论模型早在1939年就已建立,初用于电信业查找电缆断点。上世纪90年代中后期,部分液位计厂家致力于将TDR技术应用于工业仪表,称之为导波雷达液位计。导波雷达液位计问世后,随即成为物位测量的一大利器。导波雷达液位计的测量结果和被测介质的温度、压力、密度、粘度、电导率和介电常数无关,可以用于测量液体、浆料和固体,也可以测出物位或某些工况下的液体界面。因此,当导波雷达液位计满足设计温度、压力、量程、精度、材质及安装位置的要求时,是一种理想的物位测量仪表,几乎可以取代大多数物位计。当然,导波雷达液位计也同样面临着一些使用的限性,如其典型精度为±3mm、对温度和压力耐受的限、当介质粘度高时在探杆上形成挂料、固体介质容易磨损并拉断探杆,以及容器内的搅拌影响探杆的安装等。
做为一种探杆和被测介质相接触的接触式物位测量仪表,导波雷达液位计的选型重点集中于探杆形式。为此,各导波雷达液位计厂家研发生产出不同的探杆形式,以满足各种工况的要求。如笔者所使用过的美国Magnetrol品牌的导波雷达液位计,就有多达22种探杆形式可供选择。
图3 单杆探杆信号轨迹图、通州探杆信号轨迹图、同轴探杆实物图、通州探杆实物剖面图
那么,如何选用合适的探杆形式呢?首先,需要考虑探杆对温度和压力的耐受。其次,需要考虑电磁脉冲信号在探杆上传播的轨迹。
单式探杆(单杆、单缆)上信号轨迹呈逐步发散的状态。在信号的轨迹范围内,可能会产生干扰信号影响到液位的测量。典型的干扰信号有安装管嘴,以及容器内的焊缝、焊渣和结构件等。同轴探杆的信号则集中在同轴探杆内。同轴探杆的结构是中间有一根实心金属杆(通常直径为8mm),电磁脉冲信号在金属杆上传播;其外侧是一根金属套管(通常直径为22mm),金属套管作为金属杆的屏蔽层,起到屏蔽外部的干扰信号及集中信号的作用,以提高信号的灵敏度,便于测量介电常数较低的介质。因此,采用同轴探杆可以不用考虑安装位置及容器内结构对测量带来的影响,是理想的一种探杆形式。同轴探杆的限在于,其量程受限,通常为6m左右,以及高粘度介质所形成的“搭桥”现象。
那么是不是说使用导波雷达液位计测量低压加热器液位,只需考虑到以上两点就了呢?实际上,还需要结合电厂低压加热器实际工况中存在大量蒸汽的特点。一是要考虑蒸汽的侵蚀作用对于探杆和表头之间密封部分的材质选择和制作工艺的考验。见图3红圆圈部分。依据笔者经验,选择应用业绩多、历经实践考验的品牌是产品的有效保障。二是需要考虑蒸汽工况下,电磁脉冲信号的传播在蒸汽中被衰减的情况。通常,导波雷达的测量原理可用以下公式来表示:
L=D – C0.t/2
L=液位高度
D=容器高度
C0=真空中的光速
t=发射信号和反射信号的时间间隔
在蒸气工况中,实际的液位以 L真来表示,实际的信号传播速度用C真来表示;仪表测量出的液位以L测来表示,那么:
L真=D – C真.t/2
L测=D – C0.t/2
因为C真L测。依据导波雷达液位测量值来控制凝结水的高度,所造成的实际影响是凝结水位过高,致使低压加热器内部分传热管被淹没在凝结水下,热交换效率下降,给水端差增大。
图4 7×S蒸汽探杆结构剖面图
通过实际的观察数据和相关的文献资料信息,在低压加热器的工况条件下,C真和C0之间的差异在2%~5%之间。因为C真受到蒸汽温度、压力的影响而不断变化,所以仅从改变仪表系数的方面来进行C真的修正,还是不能很好满足对测量准确度的要求。
对于C真进行实时的补偿,是导波雷达在蒸汽工况下能完成准确测量的先决条件。笔者所使用的Mangetrol导波雷达液位计采用了专利的蒸汽探杆,用于实时的C真补偿,其补偿的工作原理如下:
在蒸气探杆中,距离表头下方125mm处安装有一个蒸汽目标(Steam Target),表头每秒会发送一个询问信号,该询问信号到蒸汽目标后被发射回表头的时间t问询被测量。此时,电磁脉冲信号在当前工况下的速度C真可以用以下公式准确计算出来:
C真=d/t问询,其中,d=125mm
获得C真后,导波雷达将以此值来进行真实液位值的计算,从而达到实时补偿的目的。
小结
综上所述,Magnetrol专利的蒸汽探杆,集成了同轴式、良好的蒸汽隔密封及实时蒸汽补偿的优势。同时,Magnetrol致力于同轴探杆的大规模推广,具有同轴探杆生产的规模优势,给电力行业用户带来了高性价比的产品。此外,Magnetrol专利的AURORA系列液位计,将磁翻板和导波雷达液位计集成为一体,提供了重要应用场合的现场和远传测量,减少了过程接口数量,避免了潜在泄露点,提高了使用维护的便利性。
NIVELCO 导波雷达液位计是测量液位的方法;导波雷达液位计测量不受罐体形状的影响;也不受介电常数、温度、压力与密度的影响;导波雷达液位计的测量长度可以灵活变更,无须标定;测量结果具有高、可重复性、高分辩率;NIVELCO导波雷达液位计的测量范围可达24米,适用的介质温度范围-50℃∽+250℃,适用的压力范围40bar;导波雷达液位计有多种探头类型和材质可供选择;数字化显示可供选择。
导波雷达液位计的技术参数如下:
液体:量程小于15m时,±5m;量程大于15时,测量值5m±0.05%
温度飘移 0.01%/℃
重复性 2m
介质温度-50~250℃
法兰温度-30~200℃/-30~150℃爆型
环境温度-30~60℃/-30~5℃爆型
耐压 40bar
表头显示 LCD可选
标准输出 4~20mA/HART
故障诊断输出 2mA
供电 18~35VDC/小于28VDC爆型
外壳材料铸铝还氧涂层
护等级 NEMA(IP65)
爆 ATEX II 1G 或II 1/2 D T 100℃EEX ia II C T6.。。T3或EEX ia II B T6.。。T3
重量 2Kg(无探头)
一、智能高频雷达物位计原理
JDD90系列智能高频雷达物位计装有天线装置,是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达物位计。不论智能高频雷达物位计还是导波雷达物位计,都靠天线发射窄的微波脉冲,这个脉冲以光速在空间传播,遇到被测介质表面,其部分能量被反射回来,被同一天线接收。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔与天线到被测介质表面的距离成正比。由于电磁波的传播速度高,发射脉冲与接受脉冲的时间间隔很小(纳秒量级)很难确认。JDD90系列智能高频雷达物位计采用一种的相关解决技术,可以准确识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔,从而进一步计算出天线到被测介质表面的距离。
二、智能高频雷达物位计特点
- 波束角小,发射频率大,能量集中,具有更强抗干扰能力,大大提高了测量精度和性;
- 天线尺寸小,便于安装和加装防尘罩等天线防护装置;
- 测量盲区更小,对于小罐测量也会取得良好的效果;
- 波长更短,对小颗粒物质的料位测量更适合。
雷达液位计在成品油的典型应用案例
雷达液位计在成品油行业,主要是针对原油库、汽油罐、柴油罐、天然气罐等容器内液体介质的测量。以下是慧博新锐雷达液位计在成品油的典型应用:
雷达液位计测量铝液的典型案例
实践是检验真理的唯一标准。无论是仪表,还是仪器,口头上说可以用在某种介质上,总没有那么信服。若可以展示真实的案例,也许大家才能真的相信。
众所周知雷达物位计应用广泛,几乎各行各业都有它的身影,那么今天继续给大家分享实际案例,结合案例,了解实际测量中都会遇到哪些问题又是如何解决的。
NYRD-L10-C雷达液位计厂商销售
昌晖仪表介绍一种由双法兰液位变送器和导波雷达液位计组成的真空制盐蒸发罐液位测量技术方案,本方案大程度克服生产中强腐蚀、结晶堵塞、真空、高温、泡沫等因素对仪表的影响,经制糖、海绵钛和制盐的真空蒸发室液位测量应用,明此真空蒸发室液位测量系统可长期、稳定和地运行。
真空制盐是当今世界普遍采用的现代化制盐方法,指卤水在不同真空压力状态下的蒸发罐中进行蒸发,逐级浓缩、结晶制盐的过程。制盐过程中核心工序是蒸发,生产中通过蒸发罐中液位变化计算水分蒸发量,并达到控制溶液浓度的目的。生产中,强腐蚀、结晶堵塞、真空、高温同时存在,导致制盐蒸发罐液位测量仪表损坏率高,生产自动化控制系统无法正常运行。论文将重点阐述真空制盐蒸发罐液位测量方法。
真空制盐蒸发工艺
真空蒸发技术起源于1812年英国糖厂的单效真空蒸发,1887年美国将此技术用于制盐,1940年开始应用于中国制盐行业。
图1 真空制盐流程图
蒸发是液体表面发生汽化或溶液部分汽化的现象,蒸发时液体不断吸收热量,温度越高蒸发越快,溶液沸腾时蒸发速度快。根据蒸发罐内压力,蒸发分为加压蒸发、常压蒸发或负压蒸发,在负压下的蒸发,我们称为真空蒸发。应用广的是采用强制循环真空蒸发器,如图2。
图2 强制循环真空蒸发器
制盐企业为提高竞争力,不断降低成本、提高产品质量,同时满足减排,就对蒸发工艺进行改进,提高自动化控制水平,使蒸发效率达到佳状态。
实行多效蒸发生产目的是为了多次重复利用二次蒸汽,以降低单位产品的能耗,有效节约能源。蒸汽利用的次数就是效数。蒸发效数越多,蒸汽用量越少,能耗越低,但效数增多,会增加设备成本。
真空制盐主要过程为蒸汽加热一效卤水,排出的二次蒸汽逐效加热下一效卤水。通过逐效蒸发,使盐浆增稠,稠料液去离心机脱水,即为盐。每一效蒸发的关键是控制盐浆的浓度,而盐浆有较强腐蚀性、容易结垢、粘结,浓度直接测量,通常是通过在封闭蒸发室中蒸发前后的液位比来间接控制盐浆浓度。所以制盐蒸发罐液位测量是真空制盐重要的参数。
真空制盐蒸发罐液位测量技术方案
1、原用方案分析
用人工监测液位的方式,提高产品质量和生产效率,人们逐渐用“摄像视频+雷达液位计”,实现自动化实时控制,如图3,应用脉冲雷达液位计连续测量旁通管中的液位。
图3 雷达液位计+窥镜液位测量法
此方案在实际应用中,因盐浆结垢,水平连通管、旁通管经常发生堵塞问题,造成旁通管内液位假象,需频繁停车,拆装法兰并清洗管道。蒸发中,盐浆在蒸发室内因搅拌产生大量的泡沫,使脉冲雷达液位计测量液位假象。人工清洗工作量大,生产成本高,液位测量不准,自动控制连续运行。
2、可长期运行的真空制盐蒸发罐液位测量技术方案
随着仪器仪表技术的发展,市场上已出现真空的液位变送器以及管道清洗技术,为真空制盐蒸发液位监测提供了新思路。在设计、应用中,建议液位监测采用“法兰差压变送器+导波雷达液位计+窥镜”三重组合冗余方案,确保测量的准确性、性、性。设计与安装方案,如图4。
图4 真空制盐蒸发罐液位测量双法兰液位变送器+导波雷达液位计+窥镜液位监测方案
①方案设计说明
a、蒸发室与旁通管间的连接管,从水平改为斜角,角度控制在20°左右,延长结垢清洗周期;
b、在连通管上安装冲洗环和截止阀,可定期自动清洗;
c、在旁通管面部安装雷达液位计;
d、在旁通管另一侧安装20°斜角的法兰短管,再安装双法兰液位变送器,用于液位直接测量。同时在法兰之间加装冲洗环(结构如图5),冲洗环上配置冲洗用截止阀,可定期清洗;
图5 清洗环结构示意图
e、在旁通管底部可加装一个清洗阀门,大修时可以使用;
f、在蒸发室面部,仍安装采光窗和视频摄像窗;
g、旁通管内径建议在300mm以上,由于蒸发液位较高,毛细管较长,建议采用DN80法兰。
②方案优势
a、双法兰液位变送器可直接测量液位,消除蒸发过程中搅拌产生的泡沫对雷达测量产生的误差,提高测量精度和产品质量;
b、能连续准确测量液位,为生产过程实现自动化控制提供依据;
c、雷达液位计与双法兰液位变送器组合,实现冗余监控,提高自动化控制系统性;
d、倾斜的连接管、法兰短管,可以减少沉淀结垢物的堆积,也便于冲洗;
e、配置冲洗环与截止阀相连,好是电动截止阀,用程序控制,定期对连接管、法兰、旁通管进行清洗,减少管道结垢堵塞的问题,提高设备维护效率, 降低维护成本;
f、保留窥镜,配置视频窗口,以便观察、巡视。
真空制盐蒸发罐液位测量仪表选择与配置
根据上述设计方案,还需配置合适的仪表,才能确保装置正常运行。
1、雷达液位计的选择
在制盐真空蒸发中,卤水因搅拌产生的较厚泡沫,会对脉冲雷达液位计造成干扰,应选用缆式导波雷达液位计,以此测量的性和测量精度。
2、双法兰液位变送器的选择
真空制盐蒸发工段,介质具有腐蚀性、易结晶沉淀,而且环境存在腐蚀性气体,选择双法兰液位变送器时,考虑以下因素:
①双法兰液位变送器的法兰膜片材质建议选择钽材。
②双法兰液位变送器壳体材质可选择316不锈钢。
③冲洗环可选择316L。为结晶颗粒较大,不易排出,建议冲洗孔选择1/2NPT。
④变送器类型选择:真空制盐蒸发器的高度通常在6m以上,属于密封容器,根据方案应选择通径DN80以上的带测量筒的双法液位兰变送器。常见多效真空蒸发,在Ⅰ效、Ⅱ效工作为正压,Ⅲ效、Ⅳ效、Ⅴ效为负压。根据操作压力,Ⅰ效、Ⅱ效可选择标准的双法兰液位变送器,而Ⅲ效、Ⅳ效、Ⅴ效蒸发器,需选择专门为真空环境定制生产的双法兰液位变送器。
根据上述条件,各效蒸发罐液位测量所用双法兰液位变送器选型基本要求可参考表1。
表1 各效蒸发器液位测量所用双法兰液位变送器设计选型基本要求
以上设计安装方案,已在制盐、制糖、海绵钛产业中得到成功试用,充分明此方案可有效解决真空蒸发中因泡沫、结晶、真空、强腐蚀产生的液位测量难题。
其他建议
真空制盐,一般采用差压变送器配合孔板节流装置测量蒸汽、卤水和盐液流量。近年来,许多厂家应用电磁流量计测量盐液流量。但环境对碳钢法兰造成了严重的腐蚀,导致内衬PTFE发生变形损坏。因此,昌晖仪表建议选择的电磁流量计内衬PTFE材质,并要求法兰为316L材质。