磁致伸縮液位計在二硫化碳計量上的應用技術

 1．二硫化碳計量的困難性

       二硫化碳是粘膠化纖的主要原料，此外還廣泛的應用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、促進劑 、助劑、溶劑等方面，是一種重要的化工原料。因此，無論是在交易中，還是在工廠生產(chǎn)的內部成本管理中，對二硫化碳的計量都是必需的。但是，二硫化碳易燃易爆，在眾多的石油化學品中，它是zui危險的化學品之一。為了保證使用的安全，在運輸和儲存中都采用水封的方法，因為二硫化碳在標準狀態(tài)下的密度為 1．262g／em，比水重的多，所以在運輸和儲存的容器上方加上水，避免其揮發(fā)和與外界直接接觸。這樣做安全是保證了，但卻給計量增加 了困難。由于二硫化碳總是伴有水，因此，不能簡單地用流量計進行計量。如果用流量計計量 ，必須在流量計之前增加一個裝置，首先判別流過的是水還是二硫化碳，這就使計量變得很復雜 ，而且大大增加了成本，所以這種方法是不可行的；由于伴有水，稱重法計量也不可取。鑒于這種情況，通常采用容積計量法 。

采用容積計量，其計量器具必須做到如下幾點：

(1)必須是界面測量，而不是簡單 的液位測量；

(2)必須具有很高的精度，至少應優(yōu)于 0．2％；

(3)按照防爆規(guī)范，二硫化碳應當屬于本安，IIC級T5組。即計量儀表的防爆級別應為 ialICT5以上。

2．現(xiàn)行的計量方法及存在的問題

        目前二硫化碳計量主要有以下幾種：

2．1 人工計量法

       在銅棒上涂上鉛油，插入容器內，由于二硫化碳和鉛油發(fā)生化學作用，使銅棒變黑，而水與鉛油不反應，保持原色。銅棒在容器內停留一定時間后取出，用皮尺或鋼卷尺測量發(fā)黑部分的長度，即代表二硫化碳在容器中的液位高度。這種方法每測一次都要涂鉛油，都要把容器打開、關閉，非常耗時、費力，并且有氣味，有損操作者的健康。更主要的是測量誤差大。首先，銅棒在容器內是否垂直、容器底部是否水平而引起的誤差；其次，鉛油涂的多少，銅棒插入時間的長短，界面是否穩(wěn)定等諸多因素也會引起測量誤差；再者，皮尺、鋼卷尺本身精度就不高，拉的松緊也會有影響，不同的人測量結果也不 同 ，而且還會發(fā)生很大的偶然誤差。通常來說，人工測量的誤差至少在5～10mm以上，對于一個直徑為2600mm，長為12912mm的大罐，引起的計量偏差為 262．5～416．5kg，價值約682．5～1082．9元 。

2．2 磁翻板式液位計

       利用水和二硫化碳密度的不同，采用浮球原理來測量二者的界面，并以磁耦合的方式帶動翻板來顯示界面高度，或引發(fā)干簧繼電器動作輸出遠傳電信號。該類儀表由于有翻轉及干簧離合等機械動作環(huán)節(jié)，隨著時間和環(huán)境的變化，極易發(fā)生故障，可靠性不高。一般誤差都在±1％F·S，甚至更大，難以作計量用。

2．3 射頻導納式物位計

       射頻導納式物位計是在電容式物位計的基礎上發(fā)展起來的一種新型儀表，它是根據(jù)水和二硫化碳介電常數(shù)的不同來測量兩者的界面。該表安裝方便，性能可靠，zui小精度為±0．5％F·S，作為一般顯示和控制尚可，但用于高精度計量是不適宜的。

基于上述情況，二硫化碳計量一直是一個大難題，尋找精度高、性能可靠的計量儀表也一直是交易和生產(chǎn)的迫切需要，而磁致伸縮式液位計正是這樣一種理想的計量儀表。

3．磁致伸縮液位計的原理和特點

       磁致伸縮液位計是80年代末90年代初才出現(xiàn)的新型液位儀表，由于其性能可靠，精度高，曾引起測量界的轟動。

3．1磁致伸縮液位計工作原理

      磁致伸縮液位計是由測量管、浮子和電子變送器3部分組成。測量管外管為不銹鋼保護管，內部為磁致伸縮線；浮子沿測量管隨液面上升或下降，浮子內裝有*磁鐵，并在周圍形成磁場；電子變送器定時發(fā)出詢問(電流)脈沖，也稱起始脈沖，該脈沖沿磁致伸縮線向下傳播，在向下運動中，在其周圍也產(chǎn)生一個磁場。兩磁場相遇瞬間產(chǎn)生一個扭力，作用于磁致伸縮線上，形成一個返回脈沖。該脈沖以固定的速度向上傳播，并被電子變送器所接收。通過測量起始脈沖與返回脈沖之間的時間間隔，即可地確定被測液位的高度。

3．2磁致伸縮液位計的特點

       (1)、浮球測量原理該表仍以浮球原理為測量基礎，因此它不僅可以測液面，還可以測界面。除浮球外，沒有其它機械可動件，所以性能可靠，使用壽命長，測量范圍硬桿式為6．0m，軟纜式可達25m。同時它還可測介質的溫度。

       (2)、測量精度高精度高是該表的突出優(yōu)點，其精度可達0．01％F·S。在現(xiàn)有的物位計中，只有浮子鋼帶、雷達和光纖物位計的測量誤差可達到毫米量級，但在實際應用中，其可靠性和準確性與磁致伸縮液位計相比仍有差·42·距。例如，光纖物位計的精度也僅為0．03％F·S。所以磁致伸縮液位計是容積計量的*選擇。

       (3)、安裝簡單標定方便磁致伸縮液位計另一個特點是安裝、調試、標定十分簡單方便。在安裝現(xiàn)場和安裝件確定之后，可準確計算出液位(或界面)零點及滿量程在測量保護管上的相應位置，在安裝前即可通電調試，把浮子分別置于零點和滿量程位置，調零點和滿量程輸出分別為4mA和20mA，無須通過液面(或界面)升降來調試、標定，大大節(jié)省了人力和物力，為用戶帶來極大的方便。液位計一般在出廠前已為用戶調好零點和滿量程，只要通電檢查儀表是否正常后，即可安裝，甚至省去調試和標定。

       (4)、關于防爆磁致伸縮液位計在實現(xiàn)本安防爆上較其它儀表略難些，不是所有型號的磁致伸縮液位計均能符合防爆現(xiàn)場的要求，在選用時應特別注意。相當我國ialICT5防爆等級，歐共體CE認證標志是EEXialICT5。而北美CM和CSA認證相應的等級應當是本安1級1區(qū)A組，這個防爆等級，只有少數(shù)型號磁致伸縮液位計才能達到。

3．3磁致伸縮液位計的性能參數(shù):

        量程：0~16000mm

       精度：±0.5mm
       分辯率：0.1mm
       環(huán)境溫度:：-25℃~70℃
       液體溫度：-25℃~150℃
       過程接口：3/4″NPT
       電源：DC24V
       輸出信號：4~20mA,二線制/四線制,
       溫度測量：-25℃~70℃
       溫度誤差：±0.5℃
       防爆等級：ExiaⅡBT4
       通訊：RS-485，RS-232，Modbus，Hart等協(xié)議，可配CAN總線或按用戶要求。

※注：結合用戶訂制的管理系統(tǒng)軟件,可實現(xiàn)顯示各介質液位高度、溫度、體積、質量、密度等參數(shù)，并可自動生成報表及打印、網(wǎng)絡配送、遠程監(jiān)控等*的管理功能。

4．應用及效果

       山東濰某大型化纖生產(chǎn)企業(yè)，其二硫化碳用量很大。原來曾用過磁翻板式液位計，但是故障較多，誤差也大，大部分是用人工計量。人工計量費時費力，偏差較大，不能適應現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需要。因此，在該公司計量處的安排下，有關專家進行現(xiàn)場勘察、設計，在短絲二分廠直徑2000mm和2600mm的兩個臥式罐上安裝了磁致伸縮液位計，用于進廠原料計量。。并配上4位數(shù)顯儀表，精度優(yōu)于0．1％，zui大誤差≤2mm。投用以來運行良好，操作人員省去了繁瑣的勞動，在儀表室隨時可以監(jiān)測到二硫化碳的貯量；計量和管理部門認為計量數(shù)據(jù)準確可靠，非常滿意；二硫化碳供應者也認為這種計量比原來更科學公正，認可。所以用磁致伸縮液位計計量二硫化碳是大家的共識，應用是成功的。充分利用磁致伸縮液位計的功能進行二硫化碳計量，還可以再提高一步。例如用兩個浮子，其一測二硫化碳界面，另一個用于測水的液面即總的液位高度，可以使生產(chǎn)更加安全。磁致伸縮液位計還有測溫度功能，能測出二硫化碳介質溫度，對其密度進行修正，可以使計量更加準確。