液氨是一種重要化工原料，外觀為無色液體，有強(qiáng)烈刺激性氣味，*易氣化為氣氨。密度0.617g/cm3；沸點(diǎn)為－33.5℃，低于－77.7℃可成為具有臭味的無色結(jié)晶。
液氨的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，主要用于生產(chǎn)硝酸、尿素和其他化學(xué)肥料，在醫(yī)藥和農(nóng)藥行業(yè)作為原料在使用。在國防工業(yè)中，用于制造火箭、導(dǎo)彈的推進(jìn)劑。可用作有機(jī)化工產(chǎn)品的氨化原料，還可用作冷凍劑。生產(chǎn)出的液氨一般存儲在球罐里，而液氨具有可急劇揮發(fā)的特性，存在液位測量比較困難的問題。本文主要介紹了防腐磁翻柱液位計(jì)等液位儀表在測量液氨球罐液氨本文主要液位中如何選型的原則和指導(dǎo)。
1.氨球罐液位計(jì)的重要性
液氨是化肥生產(chǎn)的重要原材料，液氨產(chǎn)量可達(dá)40萬噸/年。液氨易揮發(fā)，又稱為無水氨，是一種無色液體。氨作為一種化肥生產(chǎn)的重要原料，為運(yùn)輸及儲存便利，通常將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨，儲存在液氨球罐。儲存液氨的球罐內(nèi)部溫度略低于環(huán)境溫度。液氨屬堿性，對銅有強(qiáng)腐蝕性，液氨球罐屬重大危險(xiǎn)源，不能隨便在氨球罐上開安裝口，釋放氣中含有大量的可燃?xì)怏w。球罐底部由于生產(chǎn)的原因存有一些油和其他的雜質(zhì)，而且液氨密度隨溫度變化而變化，因此，須給液氨儲存設(shè)備提出嚴(yán)格的技術(shù)要求和安全及生產(chǎn)的重要控制指標(biāo)，故氨球罐液位計(jì)的測量準(zhǔn)確性和精度也突顯其重要性。
2.氨球罐液位計(jì)選型的實(shí)施步驟
液氨球罐原來設(shè)計(jì)有氨球罐液位測量使用的鋼帶液位計(jì)，但是由于其現(xiàn)場指示部分的齒輪的材質(zhì)問題以及液氨的強(qiáng)腐蝕性，長時(shí)間運(yùn)行后銹蝕嚴(yán)重，無法正常使用。因此決定換型，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安裝測試。
2.1選用雷達(dá)液位計(jì)
液氨存儲在球罐中，如果要完整地測量出液氨的液位必須安裝在球罐的頂部中心位置，而雷達(dá)液位計(jì)安裝原則是不能安裝在中心位置。如果安裝在中央，會產(chǎn)生多重虛假回波，干擾回波會導(dǎo)致信號丟失。結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)中雷達(dá)液位計(jì)無法加裝閥門，維修、維護(hù)難度大且導(dǎo)波鋼纜上容易附著雜質(zhì)造成信號失真，因此氨球罐液位計(jì)選用雷達(dá)液位計(jì)不合適。
2.2選用差壓變送器式液位計(jì)
密閉式容器采用差壓液位計(jì)測量液位通常用雙法蘭液位計(jì)進(jìn)行液位的測量，雙法蘭液位計(jì)采用毛細(xì)管柱和密封系統(tǒng)解決了引壓管的許多安裝問題。這種類型的結(jié)構(gòu)消除了可能在引壓管中產(chǎn)生的泄漏點(diǎn)和堵塞。雙法蘭差壓液位系統(tǒng)是一種成熟可靠的技術(shù)，一直以來卻很難在高型容器和塔中得到應(yīng)用。因?yàn)檫@些都需要更長的毛細(xì)管以方便安裝，距離過長的毛細(xì)管使得壓力的傳輸變得誤差過大，并且在環(huán)境溫度變化較大的時(shí)候變得更為明顯。同時(shí)，安裝過程要求較高，引壓管可能并不可靠，這都是非常嚴(yán)重的困擾。液氨儲存的球罐直徑達(dá)30m，因此采用差壓式液位計(jì)測量幾乎不可能。
結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)中，示意圖1中取壓管1這個(gè)位置經(jīng)常堆積雜質(zhì)及附著物，造成維修信號失真。當(dāng)在夏季高溫時(shí)氨球罐內(nèi)的液氨密度隨溫度變化而變化造成信號失真，此故障且無法克服，因此氨球罐液位計(jì)選用差壓雙法蘭液位計(jì)不合理。
2.3選用防腐磁翻柱液位計(jì)
防腐磁翻柱液位計(jì)是根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用的方式研制而成。當(dāng)被測容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)本體管中被磁化了的磁性浮子也隨液體升降，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱（也是被磁化過的）指示器，驅(qū)動紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180º。當(dāng)液位上升時(shí)翻柱由白色翻轉(zhuǎn)為紅色，當(dāng)液位下降時(shí)翻柱由紅色翻轉(zhuǎn)為白色，指示器的紅白交界處為容器內(nèi)部液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位清晰的指示。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，防腐磁翻柱液位計(jì)需要與干簧管遠(yuǎn)傳變送器配套使用，將現(xiàn)場的液位信號以4-20mA 的電流信號遠(yuǎn)傳送到中央控制的ＤＣＳ系統(tǒng)中，達(dá)到對遠(yuǎn)程罐體的液位高度的監(jiān)控，便于實(shí)時(shí)實(shí)施監(jiān)控。防腐磁翻柱液位計(jì)的遠(yuǎn)傳原理根據(jù)浮筒里磁浮子的位置變化來實(shí)現(xiàn)。
結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)中防腐磁翻柱液位計(jì)的浮桶被粘黏的油污及雜質(zhì)或結(jié)晶體卡死而無法隨液面升降而移動，造成顯示失真，并且維護(hù)難度比較大。當(dāng)故障排除時(shí)測量準(zhǔn)確，但此故障率頻繁維護(hù)比較困難。氨球罐液位計(jì)不可以選用防腐磁翻柱液位計(jì)。
2.4選用伺服式液位計(jì)
伺服式液位計(jì)是運(yùn)用阿基米德原理，在測量液體的表面時(shí)，測量的浮子一般將會下沉到液體１～２ｍ。這時(shí)浮子將會受到浮子自身的重力和液體的浮力，那么測量鋼絲的張力由測量浮子所受的重力和浮力構(gòu)成。當(dāng)液位靜止的時(shí)候，測量的浮子處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)測量鋼絲、測量鼓及力傳感器以杠桿滑輪平衡原理構(gòu)成力平衡，生產(chǎn)廠給定靜止?fàn)顟B(tài)下測量鋼絲上的張力為某一個(gè)定值，力傳感器不斷地檢測到平衡張力為該定值對應(yīng)的頻率值。當(dāng)液位下降的時(shí)候，測量浮子所受浮力減小，這時(shí)測量鋼絲上的張力增加，張力的改變立即傳達(dá)至傳感器的張力絲上，使其拉緊，減震器檢測到的張力絲上的頻率增加，伺服控制器隨即發(fā)出命令，令伺服電機(jī)帶動測量鼓逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，伺服電機(jī)以微米級的步幅放下測量鋼絲，測量浮子不斷地跟蹤液位下降的同時(shí)，計(jì)數(shù)器記錄了伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動步數(shù)，并自動地計(jì)算出測量浮子的位移量，這就是液位的變化量。
小結(jié)：自2013年更換伺服式液位計(jì)以來，基本沒有維護(hù)項(xiàng)目，除每年氨球罐的安全檢測需提起浮筒到浮筒腔內(nèi)，近四年觀察液位測量均準(zhǔn)確無誤。伺服式液位計(jì)采用高精度的力傳感器和步進(jìn)馬達(dá)，每步精度可以達(dá)到0.0085mm。該技術(shù)在發(fā)達(dá)**被廣泛采用，因其測量精度高、穩(wěn)定性好，因此常用于計(jì)量交接應(yīng)用。在安全方面，伺服式液位計(jì)采用磁耦合技術(shù)，將電氣部分與氨完全密封隔絕，保證了現(xiàn)場應(yīng)用的安全，這一技術(shù)的可靠性在國外用戶現(xiàn)場已經(jīng)得到充分證明。但伺服液式位計(jì)安裝也是比較困難，要注意以下幾方面：
（１）導(dǎo)向管內(nèi)壁應(yīng)光滑，盡可能使倒相管垂直。
（２）液位計(jì)根部閥一定要選質(zhì)量可靠且有保證的閥門。
（３）在球罐底部留出一定的距離。一是避免罐底沉降物影響測量，二是很多儲罐有一個(gè)“死液位”（如：出料口位置決定了低于這個(gè)位置的物料不會發(fā)生變化），液位計(jì)的零位通常在“死液位”以上。
（４）在安檢時(shí)要將要將伺服式液位計(jì)的浮筒提到浮筒腔內(nèi)，防止對浮筒的損傷。
（５）在向液氨儲罐進(jìn)料前，必須確保進(jìn)入出關(guān)的液氨不直接沖擊浮筒，避免浮筒受損。
3.結(jié)論
總之，通過這么幾種液位測量方式的分析，液氨球罐液位的測量采用伺服式液位計(jì)比較合理的。在合成氨生產(chǎn)裝置液氨球罐液位的測量是非常關(guān)鍵的測量點(diǎn)，它涉及整個(gè)裝置的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，所以我們應(yīng)該重視該測量點(diǎn)。