液LV儲存貯槽作為氯堿工藝重大危險源，是危險化學(xué)品重點(diǎn)監(jiān)控對象，一般來說液LV貯槽的液LV儲存量為氯堿行業(yè)安全生產(chǎn)排程的重要依據(jù)，其數(shù)據(jù)與各級安監(jiān)部門信息直接對接，必須受到實時監(jiān)控。
液LV貯槽的液位測量反映液LV儲存量，直接指導(dǎo)安全生產(chǎn)排程。因液LV具有易揮發(fā)、與氫混合產(chǎn)生爆炸性混合氣體等特性，其液位測量若采用差壓測量方式易堵塞，用雷達(dá)直接測量易受揮發(fā)影響，測量效果都不理想。因此如何穩(wěn)定、準(zhǔn)確地進(jìn)行液位測量，避免虛假液位出現(xiàn)，是關(guān)系著氯堿工藝安全生產(chǎn)可靠穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。
1 某氯堿廠液LV貯槽液位測量歷史某氯堿廠氯堿裝置為 2005 年建設(shè)，其中共設(shè)計 8 套臥式液LV貯槽( 設(shè)備 A ～ H) 。一直以來，液LV貯槽液位測量的可靠性成為安全生產(chǎn)的重點(diǎn)監(jiān)測對象。原設(shè)計中液LV貯槽設(shè)計有現(xiàn)場液位計和遠(yuǎn)傳液位計雙計量方式。其中現(xiàn)場液位計采用鋼簧管液位顯示，它利用液LV的特性，液LV淹沒部分的鋼簧管外部會結(jié)霜，操作人員現(xiàn)場觀察可判斷液LV液位，但有一定的滯后，易受溫度、濕度等影響。遠(yuǎn)傳液位計最初選擇的是射頻導(dǎo)納式液位計，因絕緣和粘附導(dǎo)致電量變化，受介電常數(shù)變化等影響，測量可靠性不高; 后試用雷達(dá)液位計也因雷達(dá)波不能穩(wěn)定穿射低溫空氣等原因，使用效果不佳; 后根據(jù)行業(yè)其他廠方使用案例，采用聲吶式外測液位計，經(jīng)過使用對比，此液位計靜態(tài)測量滿足使用要求，而且液位計不接液，安裝方便，降低了使用維護(hù)的安全隱患，但在生產(chǎn)過程中，因液LV儲存量的實時變化，經(jīng)聲吶式外測液位計測量液LV貯槽液位時有檢測死區(qū)產(chǎn)生，液位指示偏差嚴(yán)重影響其工藝排程。
2 聲吶式外測液位計故障分析
2．1 測量原理
聲吶式外測液位計利用聲吶回波測距原理，不接觸罐內(nèi)介質(zhì)，在容器壁外測量液位。測量探頭發(fā)射和接收聲吶信號，穿透容器壁在液體中形成回波，原理如圖所示，其中 L 為液面距罐底高度，V 為聲吶在介質(zhì)內(nèi)的傳播速度，T 為聲波發(fā)送到接收所用的時間，有 L = VT/2。
2．2 故障與分析
聲吶式外測液位計使用過程中有如下故障:
a． 空槽復(fù)裝后，液位過低時顯示盲區(qū)值不變化;
b． 儀表顯示數(shù)值與現(xiàn)場液位計偏差大;
c． 儀表故障報警，液位未達(dá)到校準(zhǔn)高度( 貯槽半徑) 時，或校準(zhǔn)探頭與罐壁間耦合劑流失時自動校準(zhǔn)功能失效。
相應(yīng)故障原因分析如下:
a． 空槽復(fù)裝后，液位在盲區(qū) ( 滿量程的5% ～10%) 下顯示盲區(qū)值不變化，軟件不能識別
此過程變化的液位回波信號;
b． 虛假回波等干擾造成與現(xiàn)場液位計偏差大;
c． 校準(zhǔn)探頭與罐壁耦合不良。
3 改進(jìn)措施
針對聲吶式外測液位計使用過程中出現(xiàn)的故障，采用以下措施進(jìn)行規(guī)避:
a． 軟件不能識別過程變化。經(jīng)過聲吶式測量原理分析可知，因測量介質(zhì)發(fā)生變化后，聲波在介質(zhì)內(nèi)的傳播速度發(fā)生了變化，具體表現(xiàn)為貯槽空槽復(fù)裝后液位顯示盲區(qū)值不變化的故障，原因主要是二次表不能識別低液位過程變化的回波信號，回波信號的識別需要軟件算法考慮特殊情況下的過程變量，對此需要對二次表進(jìn)行數(shù)據(jù)庫升級，其中不能識別回波的表現(xiàn)中虛假回波對識別過程形成了干擾。
b． 虛假回波等干擾。針對虛假回波，在試驗過程中發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整主機(jī)的閾值電壓，示波器檢測的回波出現(xiàn)可控變化，是屏蔽虛假回波等故障的有效手段，經(jīng)過試驗通過調(diào)整主機(jī)的閾值電壓可屏蔽 90%此類故障，其效果如圖 2 所示。
c． 自動校準(zhǔn)功能失效。自動校準(zhǔn)的主要原理是通過校準(zhǔn)探頭測量聲波在介質(zhì)內(nèi)的傳播速度
對液位檢測進(jìn)行修正，如不能修正聲波傳輸速度，那么當(dāng)介質(zhì)發(fā)生變化其傳播速度相應(yīng)發(fā)生變化后測量會產(chǎn)生偏差。該功能失效的主要原因為校準(zhǔn)探頭與罐壁耦合不良，因長時間使用密封膠密封效果變差，導(dǎo)致罐壁外層氧化銹蝕，通過對設(shè)備面打磨清洗，對探頭面清洗，加裝耦合劑，固定安裝后可屏蔽 85%此類故障。
4.效果分析
在使用以上改進(jìn)措施對聲吶式外測液位計進(jìn)行改進(jìn)后，將改進(jìn)前后的效果分別列于表 1、2，經(jīng)過計算后可以看出單臺設(shè)備的月故障率明顯降低。
5. 結(jié)束語
通過改進(jìn)解決了某氯堿企業(yè)液LV貯槽外測式液位計頻繁出現(xiàn)虛假液位的問題。為確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，對現(xiàn)有測量算法和設(shè)備進(jìn)行了調(diào)整，達(dá)到了氯堿企業(yè)對液LV貯槽液位準(zhǔn)確計量的要求。
