電容式液位計(jì)在化工尿素系統(tǒng)中的應(yīng)用與改進(jìn)

【摘要】分析了電容式液位計(jì)損壞的原因，根據(jù)它的工作原理及組成， 對其進(jìn)行了相應(yīng)的改造， 投運(yùn)后運(yùn)行穩(wěn)定、準(zhǔn)確， 效果良好。

        洛陽中昊化學(xué)工業(yè)有限公司的尿素系統(tǒng)目前使用了4 套電容式液位計(jì)來測量重要設(shè)備的液位。該液位計(jì)具有性能穩(wěn)定、工作可靠、指示準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。自從投用以來， 該液位計(jì)也出現(xiàn)了一些問題， 影響了正常的工藝操作。本文就電容式液位計(jì)在使用過程中出現(xiàn)的故障加以分析， 并介紹其改進(jìn)方法。

1 　基本結(jié)構(gòu)及工作原理

    如圖1 所示， 電容式液位計(jì)由電容傳感器(電極)和檢測電容的測量線路(EC11Z 和FMC420)組成。電極把液位的高低轉(zhuǎn)換為電容量的變化， 然后再由EC11Z 和FMC420 檢測出電容的大小， 并轉(zhuǎn)換為直流電流信號輸出， 從而實(shí)現(xiàn)對液位的連續(xù)測量、遠(yuǎn)傳指示、記錄或自動控制。電容式液位計(jì)基本結(jié)構(gòu)

2 　原結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)

    原電極采用不銹鋼彈簧片， 外涂2 mm 搪瓷絕緣層。該結(jié)構(gòu)存在如下缺點(diǎn):

    (1)電極外所涂搪瓷絕緣層比較脆， 不耐高溫、高壓， 經(jīng)不起沖刷。從損壞的3 根電極看， 絕緣層都有不同程度的劃痕， 非常嚴(yán)重的1 根有2 處絕緣層已被嚴(yán)重破壞。

    (2)電極一次性使用， 不可修復(fù)。

    (3)采用法蘭結(jié)構(gòu)與設(shè)備連接， 由于所測設(shè)備溫度高、溫差較大， 使密封墊片過量壓縮變形，易產(chǎn)生泄漏， 需升溫后再次擰緊螺栓才能阻止泄漏。另外， 由于長時(shí)間高溫、高壓的作用， 給拆卸檢查帶來困難。

    (4)FMC420 采用220 V(AC)， 電源電壓較高，現(xiàn)場安裝不安全。

    (5)輸出的0 ～ 20 mA(DC)不是國際標(biāo)準(zhǔn)信號， 無法實(shí)現(xiàn)DCS 控制。

3 　改進(jìn)措施

    (1)電極采用不銹鋼棒， 外面用聚四氟乙烯塑料管作為絕緣。聚四氟乙烯絕緣層損壞后可對電極重新絕緣， 修復(fù)后再使用。

    (2)采用內(nèi)、外螺紋連接， 容易拆卸。

    (3)采用回彈能力較好的密封墊片(膨脹石墨金屬纏繞墊)， 保證密封效果。

    (4)將220 V(AC)改為24 V(AC)， 便于現(xiàn)場安裝， 消除危險(xiǎn)。

    (5)改為4 ～ 20 mA(DC)國際標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，在DCS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動控制。

4 　電極改進(jìn)

        將長600 mm 不銹鋼電極棒用聚四氟乙烯絕緣管套上， 利用酒精噴燈對電極棒進(jìn)行熱塑絕緣，電極與外螺紋連接處用耐高壓、耐高溫的石墨填料進(jìn)行密封。制成后的電極在一個(gè)密閉容器內(nèi)經(jīng)9 .81 MPa 耐壓試驗(yàn)24 h ， 沒有泄漏才可使用。

5 　調(diào)校

        校驗(yàn)是在FMC420 上實(shí)現(xiàn)的， 設(shè)定簡單、可靠、準(zhǔn)確和迅速。用一個(gè)空的容器設(shè)定零點(diǎn)， 用滿容器設(shè)定范圍， 零點(diǎn)校驗(yàn)和量程校驗(yàn)互不影響。

5 .1 　基本位置

    (1)將零位調(diào)節(jié)和范圍調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)到左側(cè)終點(diǎn)。

    (2)在范圍開關(guān)板上， 將3 個(gè)下方開關(guān)轉(zhuǎn)接到右面， 3 個(gè)上方開關(guān)轉(zhuǎn)接到左面。

    (3)把零位開關(guān)旋鈕轉(zhuǎn)到F 處。

5 .2 　零位校驗(yàn)

    (1)使被測容器液位為零。

    (2)用1 臺數(shù)字萬用表監(jiān)測， 調(diào)節(jié)零位粗調(diào)，使輸出接近0 V 。

    (3)再用零位細(xì)調(diào)進(jìn)行調(diào)整， 使萬用表示值正好是0 V 。

5 .3 　范圍校驗(yàn)

    (1)使被測容器充滿。

    (2)用范圍粗調(diào)調(diào)節(jié)， 使萬用表示值接近10V 。

    (3)用范圍細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)， 使輸出正好是10 V 。

6 　改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

    (1)便于檢修。

    (2)密封牢固， 沒有泄漏。

    (3)價(jià)格便宜， 容易制作。

    (4)指示準(zhǔn)確。

7 　故障及處理

    在電容式液位計(jì)投用期間， 故障主要出現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

    (1)電極損壞。這種故障是主要故障， 曾經(jīng)因?yàn)? 次電極失效引起尿素系統(tǒng)停車， 因此如何提高電極的使用年限是關(guān)鍵。通過改造后， 電極已連接運(yùn)行4 年， 說明改造效果比較好。

    (2)指示失靈。這種故障主要出現(xiàn)在接線上以及EC11Z 和FMC420 損壞。只要認(rèn)真檢查線路， 發(fā)現(xiàn)EC11Z 或FMC420 故障， 立即更換， 故障就可以消除。