磁翻板液位計在硫酸生產(chǎn)中的應用實(shí)踐

上海上自?xún)x公司介紹了磁翻板液位計在硫磺制酸裝置的液硫液位測量和硫酸液位測量中遇到浮子卡死和主體管腐蝕的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析討論，在大量實(shí)驗的基礎上結合實(shí)際工況，對翻版液位計進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，投用運行穩定、測量準確、基本免維護。

1 概述

在硫酸生產(chǎn)中，由于w( H2SO4 ) ≥98． 3% 濃硫酸的強烈腐蝕性和揮發(fā)性，液硫的蒸發(fā)及其黏度大、冷凝快等特點(diǎn)，常用的非接觸式液位測量?jì)x表在硫酸裝置中的應用很難達到理想效果。在液位測量?jì)x表中，磁翻板液位計具有測量范圍大，不受儲罐高度的限制，指示機構與被測介質(zhì)完全隔離，密封性好，可靠性高，使用安全，且價(jià)格不貴便于維護等特點(diǎn)，是應用廣泛的液位測量?jì)x表之一。筆者主要介紹本公司所用的三暢磁翻板液位計在硫酸液位測量及液硫液位測量中的應用經(jīng)驗及其技術(shù)改進(jìn)措施。

2 磁翻板液位計的結構和工作原理

2． 1 磁翻板液位計的結構和工作原理

磁翻板液位計是根據磁性原理、阿基米德浮力定律等巧妙地結合機械傳動(dòng)的特性而開(kāi)發(fā)研制的一種專(zhuān)門(mén)用于液位測量的裝置。

該液位計設有一容納浮球的腔體稱(chēng)其為主體管或導向管，磁翻板液位計通過(guò)法蘭或其他接口與容器組成一個(gè)連通器，這樣導向管內的液面與容器內的液面處于相同高度。故導向管內的浮球會(huì )隨著(zhù)容器內液面的升降而升降。為了能很方便地看到液位，在導向管的外面裝了一個(gè)翻柱顯示器。因為在制造浮球時(shí)在浮球沉入液體與浮出部分的交界處安裝了磁鋼，它與浮球隨液面升降時(shí)，它的磁性透過(guò)導向管傳遞給翻柱顯示器，推動(dòng)磁翻柱轉180°; 由于磁翻柱是有紅、白兩個(gè)半圓柱合成的圓柱體，所以轉180°后朝向翻柱顯示器外的會(huì )改變顏色，兩色交界處即是液面的高度［1］。如需遠傳信號，增加與磁翻柱同樣長(cháng)度的干簧管和變送器配套使用即可。

2． 2 垂直安裝位置的選擇

磁翻板液位計安裝位置的選擇應根據該點(diǎn)的液位是否能真實(shí)反應酸槽實(shí)際液位。

圖2 中，B 點(diǎn)靠近電機和泵，磁翻板液位計安裝在此處既影響電機及泵的檢修，又因泵附近液位的環(huán)流波動(dòng)較大，對浮子導向管沖刷嚴重，故B 點(diǎn)不合理; C 點(diǎn)處因有管道通過(guò)，不便維護且影響管道和泵、電機等的起吊更換，故也不能選擇C 點(diǎn); A 點(diǎn)遠離泵和電機，且有足夠的空間安裝翻板，便于維護，所以A 點(diǎn)較為合適。

2． 3 側裝式磁翻板液位計導向管的設計

側裝式磁翻板液位計要能穩定長(cháng)周期運行，其導向管的設計是至關(guān)重要的。其關(guān)鍵因素有: ①管徑不宜太小，與浮子間間隙在1 cm 左右; ②盡量不要有內襯; ③材質(zhì)成分選用不低于316L 的不銹鋼管; ④罐體引流管直徑盡量小于浮子直徑; ⑤導向管上下端部均采用法蘭式密封，以便維護。

3 磁翻板液位計在硫酸生產(chǎn)中的應用

3． 1 在硫酸液位測量中的應用

磁翻板液位計應用在硫酸液位測量時(shí)，我公司曾選擇圖1 中垂直安裝的B、C 點(diǎn)作為安裝位置，均出現較為嚴重的測量故障和維護不便，改為A 點(diǎn)已正常穩定使用近1 年。

但后來(lái)發(fā)現A 點(diǎn)翻板有卡死現象，經(jīng)停車(chē)拆開(kāi)發(fā)現浮子導向管內襯四氟破裂導致酸泥進(jìn)入夾層膨脹卡死浮子，且316L 不銹鋼保護管也腐蝕嚴重，有的地方厚度僅有1 mm。經(jīng)討論分析，因酸槽內襯有瓷磚，故改為側面安裝。如圖3 所示，A 點(diǎn)為槽蓋開(kāi)孔處，A1點(diǎn)為導向管下端連接處。

經(jīng)過(guò)一年多來(lái)的運行實(shí)踐表明，這種安裝方式能準確測量槽內液位，浮子再未出現卡死的情況，沒(méi)有罐內硫酸的環(huán)流沖刷，主體管也沒(méi)有了沖刷腐蝕。經(jīng)裝置大修期間拆開(kāi)檢查，主體管內壁無(wú)明顯腐蝕，也沒(méi)有酸泥附在內壁，浮子也沒(méi)有任何破損和變形，不僅使用壽命延長(cháng)，而且安全可靠，基本免維護。側面安裝方式的關(guān)鍵點(diǎn)在于: ①酸槽內壁襯有瓷磚，故引流管上開(kāi)孔應選擇槽蓋合適位置，下孔在進(jìn)口管上，且均需加閥門(mén)，便于維護; ②考慮管內硫酸在天氣時(shí)對磁翻柱及測量裝置的影響，因本公司循環(huán)槽溫度在75 ℃左右，為避免夏天溫度過(guò)高影響傳感器測量，冬天防凍，管徑D 應在80mm 以上可保證正常測量。

3． 2 在液體硫磺液位測量中的應用

因硫磺的熔點(diǎn)為119 ℃，當磁翻板液位計用于液體硫磺液位測量垂直安裝時(shí)，硫蒸氣進(jìn)入浮球導向管冷凝，導致浮球卡死，且不便清理，液位計只能報廢。側裝式磁翻板液位計在液體硫磺的液位測量中更是少有成功的案例，因為要用夾套管通蒸汽保證管內硫磺不凝固，又不影響管外干簧管及變送器的壽命很難。

威頓公司原精硫槽采用直裝式磁翻板液位計測量液位，使用壽命不超過(guò)半年就會(huì )出現浮球卡死現象。威頓公司液硫儲存大罐所用側裝式磁翻板液位計自安裝以來(lái)近10 年，一直沒(méi)有成功投用。故威頓公司在實(shí)際應用的基礎上總結經(jīng)驗，對成套磁翻板液位計進(jìn)行適當的改進(jìn)后，進(jìn)行分體式安裝( 直裝和側裝均可) 。

分體式磁翻板液位計的安裝步驟如下: ①通過(guò)計算浮力和配重，在槽體頂部合適位置安裝定滑輪，在槽外合適位子安裝磁翻板傳感裝置; ②用直徑為3 mm 的不銹鋼繩連接浮子和配重，鋼繩長(cháng)度根據液位來(lái)計算。這里特別要注意，磁翻板要反向安裝。

分體式改裝投用2 年多來(lái)，液硫液位測量穩定準確。傳導變送裝置與液體硫磺隔離，避免了浮子卡死情況的出現; 因浮子與液面直接接觸并與變送裝置連動(dòng)，不會(huì )造成假液位; 沒(méi)有硫蒸氣進(jìn)入導向管，也就不必對整個(gè)液位計進(jìn)行伴熱，解決了精硫槽的液位測量難題。

為了延長(cháng)定滑輪的使用壽命，建議定滑輪采用聚四氟乙烯板制作，威頓公司采用PP 材質(zhì)制作［2］，使用至今也未出現任何問(wèn)題。因液體硫磺具有一定腐蝕性，為避免鋼絲繩腐蝕斷裂導致浮子脫落，威頓公司在使用不銹鋼絲繩的基礎上增加了一根四氟繩配合使用。

4 結束語(yǔ)

上海上自?xún)x公司目前磁翻板液位計的應用十分成熟，主體管、四氟浮子、干簧管、兩線(xiàn)制4 ～ 20 mA 變送器技術(shù)十分完善，精度可達0． 75 級，而且價(jià)格大幅下降，性?xún)r(jià)比較高。該儀表經(jīng)過(guò)適當改進(jìn)可靈活用于各種塔、罐、槽、球型容器和鍋爐等設備的介質(zhì)液位測量?？梢宰龅礁呙芊?、防泄漏，廣泛適用于高溫、高壓、耐腐蝕的場(chǎng)合。它彌補了玻璃板( 管) 液位計指示清晰度差、易破裂等缺陷，且全過(guò)程測量無(wú)盲區，顯示清晰、測量范圍大。因此只要對磁翻板液位計的性能、特點(diǎn)有了深入的了解，有了應付各種工況的策略，磁翻板液位計一定會(huì )成為化工測量中的得力助手。