1、雙液位計簡介：
  石油化工自控設計人員對一些較重要的塔 、槽 、 釜 、罐的液位測量和控制采用雙液位計的設置 ,如圖 1和圖 2所示。這樣設計一是為了將被測量液位轉 換成顯示和控制所需的信號 ,二是為了方便操作人 員在生產(chǎn)現(xiàn)場進行巡回檢查時能方便地看到被測量 液位指示值 ,三是為了方便維護。其中之一液位計 發(fā)生故障可以無顧慮地進行檢液位計修 , 不會影響 生產(chǎn)正常進行。

2、存在的問題：
  以上的雙液位計的設置應該說考慮得十分周 全,可是多數(shù)測量液位變送器都和密度 ρ有關, 這就 造成在實際使用過程中往往會出現(xiàn)這兩臺液位計指 示值不能吻合 ,有時誤差較大 ,尤其在一個生產(chǎn)裝置 開停工過程中或操作系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況下, 兩者之 間誤差甚至會達到 30%左右。這時生產(chǎn)操作人員 就會為液位測量儀表的準確性向儀表維修人員提出 疑問 ,例如圖 1,某苯塔塔底液位測量 ,它采用差壓 測量液位變送器和玻璃板液位計相結合的雙液位 計,它的設計使用工況條件是塔底壓力 80kPa, 溫度 150℃,介質密度 ρ:0. 69g /cm 3 , 差壓變送器測量液 位的工作原理是 ΔP =ρH, H =ρ/ΔP, 當生產(chǎn)穩(wěn)定 時, ρ=0. 69 g /cm 3 ,也就是說相當于一個常數(shù), 液位 高度 H 只和 ΔP有關, 差壓變送器所測的液位應該 是正確的 ,也能和玻璃板液位計顯示的液位高度一 致。
  但在裝置送苯過程中,塔底注入的純苯 ,其密度 為 0. 878 g /cm 3 , 塔底壓力和溫度均為常溫常壓 , 遠 遠偏離設計值 ,這時就會出現(xiàn)玻璃板液位計所顯示 的液位高度和差壓變送器傳送到中控室的液位指示 值相差甚大。在注苯過程中差壓變送器所測的差壓 ΔP注 =ρ注 H注 =0. 878H注 與設計值 ΔP設 =ρ設 H設 = 0. 69H設 相差甚遠,因為差壓變送器無法識別所測的 介質密度 。這時它的差壓輸出為 ΔP注 =ΔP設 , 這樣 就出現(xiàn) 0. 69H設 =0. 878H注 、H設 =0. 878 /0. 69 H注 =1. 27 H注 ,這就是在注苯過程中差壓變送器顯示 的液位高度遠遠大于玻璃板液位計液位顯示高度的 原因 。
  如圖 2, 某一鍋爐液位測量 ,它采用外浮筒液位 變送單元和玻璃板液位計相結合的雙液位計, 它的 設計使用工況條件是壓力 3MPa、溫度 230℃、介質 密度 0. 823 g /cm 3 。外浮筒液位變送器測量液位的 原理是基于阿基米德定律, 浮筒浸在液體里所受到 的浮力大小等于浮筒所排開液體的重量 : F =ρ. AH
  F -浮筒所受的浮力; ρ-液體密度; A -浮筒截面積; H -浮筒排開液體的液柱高度 (被測液位的高 度 )。
  對于一臺外浮筒液位變送器, 它的浮筒截面積 A 是恒定不變的 ,可視為一個常數(shù), 那么浮力只和被 測液體的密度 ρ和高度 H有關 ,在正常生產(chǎn)的情況 下 ,被測液體的密度 ρ基本上是一個常量 ,即被測液 位的高度 H和浮力 F成為一個線性關系:F設 =ρ設 . AH設 。外浮筒液位變送器所測的液位高度 (即中控 室顯示的液位高度)就能和現(xiàn)場玻璃液位計顯示的 液位高度一致?？墒清仩t開工初期進水 、升壓升溫 過程中 ,所有的工況值都大大偏離設計值 。這時水 的密度 ρ開 =0. 98 g /cm 3 , 就會出現(xiàn) F開 =ρ開 . AH開 , 按設計要求 F設 =F開 , 也就是 ρ設 . AH設 =ρ開 . AH開 , H設 =ρ開 /ρ設 H開 ,代入開工和設計的不同密度值 ,就 會得到 H設 =0. 98 /0. 823H開 =1. 19H開 , 這就是鍋爐 開工初期出現(xiàn)的外浮筒液位變送器所測的液位高度 (即中控室顯示的液位高度)大大高于現(xiàn)場玻璃液 位計顯示的液位高度的原因。
  這是兩個較為典型的雙液位計之間誤差偏大的 問題,誤差也只是暫時的, 等到開工正常后 , 各項參 數(shù)尤其是液體密度 ρ達到設計值時, 兩臺液位計的 指示就會一致, 一般情況下不必進行處理 。但是出 現(xiàn)儀表維修人員不能清楚地向生產(chǎn)操作人員解釋這 一現(xiàn)象 、或生產(chǎn)操作人員一定要求兩臺液位計指示 一致的情況下,只能將液位變送器或差壓變送器的 零位一直下調(diào)到兩表一致 ,待開工正常之后,再將液 位變送器或差壓變送器的零位調(diào)回去, 使兩臺液位 計在正常生產(chǎn)情況下指示值一致。
  有時候在生產(chǎn)過程中也會出現(xiàn)由于生產(chǎn)控制過 程發(fā)生變化 ,尤其是溫度發(fā)生較大變化的情況 ,這時 就會造成被測液體的密度 ρ發(fā)生較大的變化 ,從而 使液位變送器指示值出現(xiàn)偏差, 造成兩臺液位計之 間誤差較大 。在雙液位計之間發(fā)生指示偏差較大 。 在處理這類故障時, 一定要首先了解生產(chǎn)工況是否 有較大變化 ,一定要慎重處理, 以免帶來很多不必要 的工作 。

3、磁翻板雙液位計的原理及優(yōu)點：
  20世紀末,磁翻板現(xiàn)場指示液位計和磁翻板液位 變送器的出現(xiàn)給自控設計者在液位計的選型使用上增 添了余地。磁翻板液位計的工作原理如圖 3所示。

  磁性浮子隨著被測液體上下移動 ,翻板標尺中 的翻板,受到磁性浮子的吸引而翻轉,翻板上正反兩 面涂有紅 、綠兩色。紅色顯示液位指示值,綠色為空 值,這樣可以清晰地顯示出液位的高度的現(xiàn)象 。磁 翻板液位計清除了被測液體對玻璃板液位計的污染 造成看不清被測液位高度, 及玻璃板液位計取樣角 閥易堵塞和選位不當所造成的假液位現(xiàn)象, 而被廣 泛地替代玻璃板液位計 。
  磁翻板液位變送器采用磁 耦合工作原理 ,傳感器內(nèi)裝有一組干簧管和精密電 阻,當磁性浮子隨液位變化上下移動時 ,位于液位處 的干簧管依次接通 ,使傳感器的輸出電阻發(fā)生變化 (如圖 4所示), 再通過轉換電路模塊將電阻值轉換成 4 ～ 20mA電流輸出 。磁翻板玻璃液位計和磁翻 板液位變送器都以磁性浮子為基礎, 因為磁性浮子 與被測液體的密度 ρ有關 ,這就給雙液位計的選型 增加了新方法 。
  我們分別對塔 、槽、廢熱鍋爐如圖 1、圖 2的雙液位計均采用磁翻板現(xiàn)場指示液位計和 磁翻板液痊變送器的方式進行改造, 取得了良好的 效果, 兩液位計之間測量誤差可控制在 20 – 30mm。 兩液位計指示基本一致,方便了生產(chǎn)操作 ,同時省去 開停工及正常生產(chǎn)時對儀表零位的反復調(diào)整。在改 造試驗過程中體會到, 采用磁翻板現(xiàn)場指示液位計 和磁翻板液位變送器作為雙液位計設計方案時 ,兩 臺液位計***好由同一制造廠同時生產(chǎn) ,這就可以保 證磁性浮子的重量一致性 ,也就是介質密度 ρ的一 致性 ,減少磁性浮子重量差異帶來的測量誤差及零位 的偏差。磁性浮子外表要光滑無毛刺,要有足夠的磁 性,因為磁翻板液位變送器的兩種變換原理, 干簧管 驅動有阻式和磁致伸縮式,都與磁性浮子的磁場強弱 有關,磁場強度足夠、磁性分布均勻 、外表沒有毛刺都 可清除測量液位瞬間回零現(xiàn)象,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 由于磁翻板液位計相對價格便宜 、維修簡便、性能可 靠,成為雙液位計設計方案的實惠。