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电容式液位计在化工尿素系统中的应用与改进

作时间:2016-10-18  来源:  作者:
   

【摘要】分析了电容式液位计损坏的原因,根据它的工作原理及组成, 对其进行了相应的改造, 投运后运行稳定、准确, 效果良好。
        洛阳中昊化学工业有限公司的尿素系统目前使用了4 套电容式液位计来测量重要设备的液位。该液位计具有性能稳定、工作可靠、指示准确等优点。自从投用以来, 该液位计也出现了一些问题, 影响了正常的工艺操作。本文就电容式液位计在使用过程中出现的故障加以分析, 并介绍其改进方法。

1  基本结构及工作原理
    如图1 所示, 电容式液位计由电容传感器(电极)和检测电容的测量线路(EC11Z 和FMC420)组成。电极把液位的高低转换为电容量的变化, 然后再由EC11Z 和FMC420 检测出电容的大小, 并转换为直流电流信号输出, 从而实现对液位的连续测量、远传指示、记录或自动控制。电容式液位计基本结构
2  原结构缺点
    原电极采用不锈钢弹簧片, 外涂2 mm 搪瓷绝缘层。该结构存在如下缺点:
    (1)电极外所涂搪瓷绝缘层比较脆, 不耐高温、高压, 经不起冲刷。从损坏的3 根电极看, 绝缘层都有不同程度的划痕, 最严重的1 根有2 处绝缘层已被严重破坏。
    (2)电极一次性使用, 不可修复。
    (3)采用法兰结构与设备连接, 由于所测设备温度高、温差较大, 使密封垫片过量压缩变形,易产生泄漏, 需升温后再次拧紧螺栓才能阻止泄漏。另外, 由于长时间高温、高压的作用, 给拆卸检查带来困难。
    (4)FMC420 采用220 V(AC), 电源电压较高,现场安装不安全。
    (5)输出的0 ~ 20 mA(DC)不是国际标准信号, 无法实现DCS 控制。

3  改进措施
    (1)电极采用不锈钢棒, 外面用聚四氟乙烯塑料管作为绝缘。聚四氟乙烯绝缘层损坏后可对电极重新绝缘, 修复后再使用。
    (2)采用内、外螺纹连接, 容易拆卸。
    (3)采用回弹能力较好的密封垫片(膨胀石墨金属缠绕垫), 保证密封效果。
    (4)将220 V(AC)改为24 V(AC), 便于现场安装, 消除危险。
    (5)改为4 ~ 20 mA(DC)国际标准信号输出,在DCS 系统实现自动控制。

4  电极改进
        将长600 mm 不锈钢电极棒用聚四氟乙烯绝缘管套上, 利用酒精喷灯对电极棒进行热塑绝缘,电极与外螺纹连接处用耐高压、耐高温的石墨填料进行密封。制成后的电极在一个密闭容器内经9 .81 MPa 耐压试验24 h , 没有泄漏才可使用。
5  调校
        校验是在FMC420 上实现的, 设定简单、可靠、准确和迅速。用一个空的容器设定零点, 用满容器设定范围, 零点校验和量程校验互不影响。

5 .1  基本位置
    (1)将零位调节和范围调节的调节旋钮逆时针方向转到左侧终点。
    (2)在范围开关板上, 将3 个下方开关转接到右面, 3 个上方开关转接到左面。
    (3)把零位开关旋钮转到F 处。
5 .2  零位校验
    (1)使被测容器液位为零。
    (2)用1 台数字万用表监测, 调节零位粗调,使输出接近0 V 。
    (3)再用零位细调进行调整, 使万用表示值正好是0 V 。
5 .3  范围校验
    (1)使被测容器充满。
    (2)用范围粗调调节, 使万用表示值接近10V 。
    (3)用范围细调调节, 使输出正好是10 V 。
6  改进后的优点
    (1)便于检修。
    (2)密封牢固, 没有泄漏。
    (3)价格便宜, 容易制作。
    (4)指示准确。

7  故障及处理
    在电容式液位计投用期间, 故障主要出现在以下几个方面:
    (1)电极损坏。这种故障是主要故障, 曾经因为3 次电极失效引起尿素系统停车, 因此如何提高电极的使用年限是关键。通过改造后, 电极已连接运行4 年, 说明改造效果比较好。
    (2)指示失灵。这种故障主要出现在接线上以及EC11Z 和FMC420 损坏。只要认真检查线路, 发现EC11Z 或FMC420 故障, 立即更换, 故障就可以消除。

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