【摘要】采用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量燒堿蒸發(fā)罐液位，闡述了導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的測量原理和優(yōu)點(diǎn)。通過在蒸發(fā)工序的實(shí)際應(yīng)用，證明導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在燒堿蒸發(fā)工序應(yīng)用中的可行性和可靠性。

隨著化工物位檢測技術(shù)的飛速發(fā)展，物位檢測的自動(dòng)化程度日益提升，可選擇的物位檢測儀表類型頗多，其中，導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)具有非常強(qiáng)的抗干擾能力，特別適用于測量液位波動(dòng)大的工況。

蒸發(fā)工序是氯堿制堿的一個(gè)重要工序，該工序中各個(gè)蒸發(fā)罐液位的準(zhǔn)確測量是實(shí)現(xiàn)燒堿蒸發(fā)工序自動(dòng)出堿的關(guān)鍵所在。該工序中的堿液具有高溫、高濃度、強(qiáng)腐蝕性和易結(jié)晶的特點(diǎn)，在蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)罐內(nèi)易形成固、液、氣三相共存的情況，并且堿液長期處于沸騰狀態(tài)，極易形成虛假液位，給物位儀表的準(zhǔn)確檢測帶來了極大的困難。

某公司年產(chǎn)15 萬t 燒堿裝置蒸發(fā)工序蒸發(fā)罐的液位測量，非常初采用的是雙法蘭差壓式液位變送器，但由于堿液腐蝕性較強(qiáng)、溫度高，長期以來液位不能正常測量，不但不能滿足生產(chǎn)需要，而且增加了操作工、儀表工的工作量。而后又試用了多種物位檢測儀表，效果皆不盡人意。于是該公司引進(jìn)了E + H FMP40 型導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，經(jīng)過多次試驗(yàn)和長期使用，取得了非常好的使用效果，實(shí)現(xiàn)了燒堿蒸發(fā)工序出堿的自動(dòng)控制。

3 導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在蒸發(fā)工序的應(yīng)用
3． 1 燒堿蒸發(fā)工序流程簡介
氯堿工業(yè)是利用電解飽和鹽水制取燒堿( 氫氧化鈉) 和氯氣并副產(chǎn)氫氣的生產(chǎn)過程，其主要工序包括鹽水精制、電解、蒸發(fā)及產(chǎn)品的精制等。經(jīng)電解產(chǎn)生的堿液，含有一定量的NaCl 和大量的水，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮并除去NaCl，才可以制得質(zhì)量符合商品堿要求的產(chǎn)品。我國燒堿蒸發(fā)工序的主流工藝是三效順流，如圖2 所示。三效順流是將3 個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)運(yùn)行的蒸發(fā)操作流程，堿液和蒸汽的流向相同，即都由非常好效順序流至末效。生蒸汽送入非常好效加熱室，蒸發(fā)出的二次蒸汽進(jìn)入第二效的加熱室作為加熱蒸汽，第二效的二次蒸汽又進(jìn)入第三效的加熱室作為加熱蒸汽，第三效的二次蒸汽則送至冷凝器全部冷凝。電解液進(jìn)入非常好效，濃縮后依次送入后面各效連續(xù)不斷地被濃縮，直至濃縮到要求的濃度。

3． 2 導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在蒸發(fā)罐上的應(yīng)用
3． 2． 1 導(dǎo)波探頭的選擇
     蒸發(fā)三效順流工藝中，各效蒸發(fā)罐的工況見表2。

由于蒸發(fā)罐液位測量距離為2m，測量距離較短，因此導(dǎo)波探頭宜選擇桿式。從表2 可以看出，蒸發(fā)罐內(nèi)工況的特點(diǎn)是: Ⅰ效至Ⅲ效的溫度、壓力依次遞減，堿液濃度依次遞增。堿液在高溫下對(duì)許多金屬會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，且濃度越高腐蝕性越強(qiáng)，當(dāng)濃度高于30%，溫度高于80℃時(shí)，對(duì)金屬的腐蝕迅速增加，溫度越高腐蝕越嚴(yán)重。因此導(dǎo)波探頭的材料不能僅選用常規(guī)耐腐蝕的金屬材料，如304不銹鋼。

聚四氟乙烯對(duì)一切濃度的堿液都有良好的耐腐蝕性，溫度可達(dá)190℃，并且聚四氟乙烯又耐磨損，可以抵御堿液在沸騰時(shí)對(duì)導(dǎo)波探頭的沖刷。因此導(dǎo)波桿的材料選用304 不銹鋼外襯聚四氟乙烯，既耐腐蝕又耐磨損，滿足工況測量需要，提高了液位計(jì)（http://www.huoyumi.com）的使用周期。導(dǎo)波桿易于拆卸，更換簡單，一旦導(dǎo)波桿受損，只需更換導(dǎo)波桿，無需更換整臺(tái)儀表，從而極大地降低了儀表維修費(fèi)用。

3． 2． 2 導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的安裝
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的安裝形式有兩種:
a． 頂部直接安裝。直接安裝在罐直徑的1 /6 ～ 1 /4 之間的罐頂，探頭與罐壁之間的距離至少100mm，安裝方式有螺紋和法蘭兩種可以選擇，一般插入到設(shè)備內(nèi)部的導(dǎo)波桿長度，就是設(shè)計(jì)要求的測量范圍。

b． 旁通管式安裝。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)安裝在旁通管上端，旁通管再與容器連接，一般旁通管上下側(cè)接口的中心距離就是設(shè)計(jì)要求的測量范圍。導(dǎo)波管內(nèi)壁要求光滑，旁通管管徑40 ～ 100mm。由于蒸發(fā)罐是錐形罐，且堿液沸騰，為了避免測量干擾，選擇旁通管式安裝，旁通管可以聚集反射波使反射信號(hào)更強(qiáng)并防止液面波動(dòng)，因此旁通管式安裝測量效果更佳。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的旁通管式安裝如圖3 所示。

3． 2． 3 導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在蒸發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng)中
的應(yīng)用

在蒸發(fā)工藝中需要監(jiān)控的主要參數(shù)是各進(jìn)出口堿液溫度、液位和流量。蒸發(fā)過程的自動(dòng)控制是將現(xiàn)場檢測的液位、溫度及壓力等信號(hào)送入DCS，然后由DCS 中的程序控制系統(tǒng)根據(jù)檢測信號(hào)自動(dòng)控制閥門的開閉，完成堿液進(jìn)料、過料、出料和自動(dòng)出堿的過程。現(xiàn)以蒸發(fā)Ⅲ效為例說明通過對(duì)液位的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出堿的過程，Ⅲ效過程控制流程如圖4 所示。

蒸發(fā)過程的自動(dòng)控制步驟如下:
a． 當(dāng)Ⅲ效堿液濃度達(dá)到設(shè)定的出堿濃度值，并且Ⅲ效液位高于設(shè)定低限值時(shí)，打開Ⅲ效出堿閥LV-1003C，成品堿液流向下一道冷卻工序進(jìn)行冷卻; 同時(shí)關(guān)閉Ⅲ效循環(huán)閥LV-1003B 防止堿液回流; 同時(shí)關(guān)閉Ⅱ效向Ⅲ效過料閥LV-1003A，以避免Ⅲ效同時(shí)進(jìn)料和出料。

b． 當(dāng)Ⅲ效堿液濃度達(dá)到設(shè)定的出堿濃度值，并且Ⅲ效液位低于設(shè)定低限值時(shí)，Ⅱ效必須強(qiáng)制向Ⅲ效過料，打開Ⅱ效過料閥LV-1003A，防止Ⅲ效因無料發(fā)生干燒的情況。

c． 在出堿過程中，當(dāng)Ⅲ效液位低于設(shè)定低限值時(shí)，停止出堿，即關(guān)閉Ⅲ效出堿閥LV-1003C，同時(shí)打開Ⅲ效循環(huán)閥LV-1003B，再次進(jìn)料、蒸發(fā)、濃縮堿液。

由以上自動(dòng)控制步驟可見，測得準(zhǔn)確的液位值是整個(gè)工序能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的關(guān)鍵所在。

4、結(jié)束語
        導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在許多復(fù)雜的工況下都能使用，其綜合性能優(yōu)于其他常規(guī)液位儀表。蒸發(fā)工序操作工非常初采用觀看旁通視鏡的原始方法獲得蒸發(fā)罐的液位高度，在惡劣的現(xiàn)場條件下，給操作工帶來許多不安全的因素，而其他液位儀表的使用又不盡人意。在采用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)后，經(jīng)過多年的使用，證實(shí)該類液位儀表不但測量準(zhǔn)確而且運(yùn)行穩(wěn)定，既減輕了操作工的工作量和儀表工的維護(hù)量，又滿足了蒸發(fā)工序過程自動(dòng)控制的要求，從而極大地提高了生產(chǎn)技術(shù)水平。
 

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