改进高容器的液位测量

2016年1月19日

Pawel Czoczys解释了最新的数字压差液位技术如何能够解决传统上使用压差测量来监测高容器或塔中的液位时遇到的许多问题。

为了优化过程效率和确保工厂安全，必须为储罐和容器配备可靠和准确的仪器。它也是库存管理中的一个重要因素，确保连续的过程不会因原料短缺而中断。

传统的方法是使用带有机械脉冲管道的单压差(DP)变送器，用于干/湿支腿或充液毛细管。高大的塔和容器需要较长的脉冲管道或较长的毛细管。
然而，由于泄漏或堵塞，脉冲管道可能不可靠，并且由于湿支腿的蒸发或干支腿的冷凝，可能会增加测量误差。在较冷地区的安装还可能要求脉冲管道进行热跟踪或绝缘，这增加了安装成本和维护要求。

毛细管系统受到温度变化的影响，温度变化导致毛细管中的填充液膨胀和收缩。这种影响在较长的毛细管中被放大，这可能导致测量漂移问题。较长的毛细管长度可以引入较长的响应时间。所需的毛细管越多，工艺条件的变化通过毛细管到达DP变送器所需的时间就越长。

维护和漂移问题会削弱作业人员对工艺安全运行的信心。例如，由于脉冲线堵塞或湿腿/干腿故障引起的测量漂移可能会导致操作人员认为蒸馏塔正在漏气或有液体/蒸汽带进，这将导致频繁下到现场验证测量结果并纠正仪器故障。

DP级技术
数字DP级技术，如罗斯蒙特3051S电子遥感器(ERS)系统，可以解决在高船舶或塔上进行DP测量时遇到的许多传统问题。两个直接安装的压力表或绝对传感器通过非专有电线进行数字连接。其中一个传感器计算DP并使用标准的4-20mA HART信号将其传输回主机系统/DCS。高、低压测量完全同步，确保压差测量准确。

数字DP电平技术用不受温度影响的电线取代了长长度的充油毛细管和脉冲管道。这在大范围的环境温度下提供了更稳定和可重复的测量，而不会影响填充流体密度或体积变化的读数。

减少维修
该技术还简化了安装。由于脉冲管道被电线所取代，电线可以通过地板格栅馈电并绕在工厂障碍物上，因此安装时间大大缩短。由于充满液体的机械部件被电线取代，不需要热伴热或绝缘，大大简化了安装。

由于没有管道，也不需要检查泄漏，冷凝或蒸发，这就消除了对操作员剪贴板的需求。

该技术已成功应用于Inovyn化工设施的盐单元，帮助优化盐水蒸发器的性能。该公司一直使用带有脉冲管道的差压变送器进行测量，但盐晶体的形成经常堵塞DP变送器的脉冲管道，导致测量损失，这需要定期将蒸发器离线，以便维护人员清除堆积的盐并清洗脉冲管道。

3051S ERS系统的安装有助于优化盐水蒸发器的控制。现在，两个传感器中的一个计算出压差，并将其发送回DCS。自安装以来，没有因堵塞而导致的盐水液位测量损失，这使得蒸发器控制的效率更高，并有助于降低操作和维护成本，提高可用性。

多变量设备通过为优化控制提供更多的过程变量，扩展了数字DP级技术的优点。除了DP计算外，数字DP液位技术还可以实时访问压力传感器读数，并可按比例输出用于罐位或体积测量。

过程的洞察力
数字DP水平技术，具有多变量能力，尤其有利于安装在精馏塔上。起泡、夹带，其中渗水和淹水是危险条件、质量差和产量低的主要原因。工程师对蒸馏过程掌握的工艺信息越多，他们的控制力就越大。

艾默生的Rosemount 3051S ERS系统提供了适当监测和控制过程所需的额外信息。除了压差测量外，两个单独的传感器还可以实时访问高侧压力(PHIGH)和低侧压力(PLOW)测量。使用PHIGH和PLOW测量，以及温度测量，可以找到蒸馏物在蒸汽压力曲线上的确切位置。设备仪表板接口通过使所有过程信息和变量可访问且易于阅读，提供了评估测量所需的所有内容的视图。一旦操作工程师知道蒸馏物在蒸汽压力曲线上的位置，就有可能改变塔参数以提高产量和质量。

通过对PLOW测量点和DP系统的访问，可以主动监测蒸汽压力，这在处理氮气覆盖等气体覆盖系统时尤其有益。由于一些燃料需要氧气才能燃烧，因此通常会在表面“覆盖”氮气等惰性气体，以降低着火的风险。一些覆盖气体也是不透气的物质，蒸汽压力的突然下降可能会导致操作人员的危险情况。

总结
在高容器和蒸馏塔中获得准确可靠的液位测量是困难的，特别是在受不同温度影响的室外容器中。脉冲线可能是不可靠的，长长度的毛细血管是很难处理的。用电子DP发射器取代传统系统克服了许多这些问题。由于不需要检查管道泄漏、冷凝或蒸发，因此无需检查操作人员夹板，降低了成本，提高了操作人员和维护人员的安全性。

数字DP电平技术可以提供改进的测量，由于脉冲管道被电线取代，安装快捷方便。数字DP电平技术不会因温度变化而产生漂移，响应时间比传统系统快得多。具有多变量能力的数字DP级技术可访问更多的过程变量以进行优化控制，这在安装在精馏塔上时非常有用。关于蒸馏过程的过程信息越多，控制效果就越好。

数字DP级技术可用于多种应用，包括蒸馏塔、化学储罐、制浆容器、酶发酵、烷基化反应和啤酒发酵，在这些地方它可以帮助提高性能，简化安装和维护程序，并降低成本。
Pawel Czoczys是艾默生过程管理公司的压力营销经理。


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