技术文章

　　1、系统的原状
　　
　　十余年前，按照传统的通用设计和常规选型，我厂曾装设过合成氨分、冷交的液位测控系统。液位计选用了上海自动化仪表五厂的气动高压浮筒液位调节变送器UTQ-113，调节阀采用ZMBS-320KDg6C=0.1，配以气动调节记录仪及副线板，组成合成工段氨分、冷交高压测控系统。为了便于维护检修。每套系统总共用7只Dg10的高压阀、两个标准三通、1个弯头、15对高压法兰、48条高压螺栓、90个高压螺母及5Mφ24×6高压管。为了延长高压调节阀的使用寿命，保证调节效果，采用2只高压调节阀串联方案。整个系统繁琐，安装量大，现场杂乱，而且每套系统投资也在15000元以上（几年前的价格）。然而，这两套系统安装以后，因液位检测反应不准，一直未能正常投用。
　　
　　2、原因分析
　　
　　我厂合成氨生产中的氨分离器、冷交换器等高压容器中的液位检测，按常规方式采用连通管形式（浮筒式液位计等）设计安装的液位检测装置无法正常工作的现象，据调查在小化肥厂普遍存在。
　　
　　造成这种现象的原因是：氨分、冷交等高压气液分离器并不是简单的空筒容器，工作压力高达32MPa，其中都装有结构形式不同的分离内件，而这些高压容器的外筒采用多层卷板焊接，不允许在筒体上开孔。因此作为液位检测仪表安装的气相、液相预留接口，均开在整体锻造的高压容器上、下封头上，即气相接口在上封头，液相接口在下封头。
　　
　　*，高压介质流经设备后，因设备阻力的影响，在设备进出口将出现压差。该压差的大小与设备结构、流通截面、介质流量等因素有关，并随介质流量变化而变化，以我厂氨分离器为例，介质进入容器后流经分离内件，进行气液分离，液氨积存在氨分底部作为产品排出，气体则从容器上端的出口引出氨分进入后一级装置。而我厂的氨分、冷交的液位检测接口（液相、气相）正好位于分离段的两侧，分离段产生的压差也正好作用于液位计气液相接口之上。据测量，分离段的压差在满负荷时可高达几米至十几米水柱。随氨分、冷交设备结构及介质进口位置及在分离段内的流向不同，可能出现两种情况；一种是分离段压差值的正压侧作用于液位上方而负压侧作用于液位计气相接口上，此时，由液位计气相、液相引出的是容器中实际液位与分离段所产生的压差的正向叠加量。一般浮筒液位变送仪表的测量范围仅在1米之内，因此，只要容器底部稍有一点液体，在压差作用下很快充满外接液位计（浮筒）的连通管内，使液位计显示满液位。除非容器中液位*排空，否则不论其中液位如何变化，外接浮筒液位计总是显示满量程。另一种情况是内件的压差正压侧作用于液位计气相接口、负压侧作用于容器中液位上方，内件压差与液位量值反向叠加。因受内件压差作用，不论容器中液位如何变化，即使液位已充满容器甚至带液，液位计显示总为零。
　　
　　我厂原装氨分、冷交气动浮筒液位测量系统之所以不准,仍属于前者类型。
　　
　　3、改进措施
　　
　　为尽快实现节能降耗，我厂决心重新改造合成氨分、冷交液位检测自控系统。采用《化肥工业》、《小氮肥》编辑部重视与推广的UYB-320C内装式电容式高压液位变送器，从氨分、冷交的液相孔直接插入设备中检测其液位，用等离子双光柱数字显示仪（带上、下限报警）显示液位变化，液位上、下限报警和调节阀位由简易电子调节器进行自调。因原有的气动高压调节阀装上后从未使用，为节约投资，拟暂时仍用其进行调节。
　　
　　我厂利用小修，不到半天时间，两套液位计全部装好。开车后调试使用，液位检测部分很快正常工作，投入运行，实现有液位指示下的放氨操作。随后对自控系统进行调试，发现原有的气动调节阀ZMBS内漏严重，虽然冷交串联安装的两只阀门处于全部关闭的状态，其流通能力也选得很小，但液位仍然很难提起来，说明调节阀已难适应高压液位自控的需要。即使这样，跑气量已较手动放氨时明显减少，循环气中CH4含量也随之上升。我厂又迅速购进两台新型自动放氨阀，进行更换，分别用于氨分、冷交系统实现自动放氨，使液位自控很快转入正常、终于在短时间内解决了我厂这一生产关键，实现了合成氨分、冷交高压液位测量自动控制。
　　
　　4、实施效果
　　
　　我厂以内装式电容高压液位变送器为主的合成氨分、冷交液位测控系统自1993年9月正式投运至今有2年余，实践证明，该项目实施效果明显，产生效益显著，据统计，年直接创益80万元。
　　
　　（1）高压液位检测自控系统投用后，*（见表）。循环气中的CH4含量明显提高，我厂是重油气化，已由安装液位计前的4%~6%提高到11%~14%，有效地减少了合成系统有效气体放空、泄漏。
　　　　（2）该系统氨分、冷交液位测量准确，实现了在有液位检测的条件下的自动放氨或人工手动放氨，淘汰了无液位显示条件下的人工手动放氨，有效地实现安全生产。
　　
　　（3）液位自控系统的投用，使操作工摆脱了频繁的手动调节，大大减轻了工人劳动强度，稳定操作，合成塔触媒温度稳定，近乎一条直线。
　　
　　（4）该液位计安装极为方便，结构十分轻巧，总重不到2Kg，用一只法兰、3条螺栓、3个螺母即可。该液位计测控系统工作可靠稳定，我厂投运2年来，基本没有维修过。
　　
　　本项目的实施得到内蒙古土左旗大地工控公司李德中高工的指导与帮助，在此表示衷心感谢。