制糖蒸發(fā)罐是具有低壓力或真空度的密封容器，罐內(nèi)糖汁是高粘度介質(zhì)，易形成結(jié)晶、積垢。糖汁在加熱蒸發(fā)過程中，由于糖液的沸騰和粘度較大，測量儀表的引出管線容易被堵塞。所以，在測量罐內(nèi)物料的液位時，要選取合適的測量儀表及方法。其中有不帶遷移的單法蘭差壓及吹氣差壓式等方法。我們根據(jù)本廠一次檢測點的實際情況，決定采用吹氣差壓式的測量方法；同時，注意在提高吹氣式液位計運行可靠性、測量精度等方面進行設計試驗。
1、組成及原理
本廠制糖蒸發(fā)罐液位測量系統(tǒng)測量原理見圖1，在蒸發(fā)罐外安裝一條DN50的連通管，氣源通過昌暉生產(chǎn)的吹氣式液位計(包括差壓變送器、空氣過濾器、減壓閥、恒流閥、玻璃轉(zhuǎn)子流量計等)向連通管的上下吹氣口吹氣。當氣源壓力足以克服下端和上端吹氣口氣所在平面的糖液靜壓P0和P"0，氣體就會從吹氣口逸出。顯然，如果逸岀的氣流量很少(如50-60氣泡/min), 則可近似地認為P0和P"0處的氣體壓力P和P"隨P0和P"0及蒸汽壓力的變化而變化。如果供氣量恒定不變，則吹氣管壓力P和P"是隨P0和P"0同步變化的，即反映液位變化情況的靜壓差△P=P0-P"0，氣壓差△P由單晶硅差壓變送器測量岀來，并轉(zhuǎn)換成4-20mA的標準信號，送往DCS顯示。由圖1可以看到，吹氣裝置既起到了隔離作用，又起了傳遞壓力作用，故可用于測量蒸發(fā)罐高粘度的糖液而不會使導管堵塞，其結(jié)構(gòu)簡單、可靠、便于維修。吹掃裝置是為了凈化空氣和使吹氣流量恒定而設的裝置，吹氣流量的恒定是公式能夠成立的前提。
圖1 制糖蒸發(fā)罐吹氣式液位計測量原理圖
由流體力學原理可知，氣體在臨界壓縮比(P1/P2)kp情況下，流經(jīng)節(jié)流元件的氣體流量達到最大值；此時流量不再隨節(jié)流元件前后的壓力差增加而增加，而保持為一個常量Qmax。如果氣源是空氣等雙原子氣體，這個臨界壓縮比(P1/P2)kp=0.528。在吹掃裝置中選擇了阻力較大的節(jié)流元件，只要節(jié)流元件前的壓力P1變化不大，且滿足了P2＜0.528P1的條件，就可達到氣源流量恒定不變的要求。
2、吹氣式液位計參數(shù)計算，技術(shù)措施及技術(shù)指標
2.1 差壓變送器量程計算
從吹氣式液位計工作原理可知差壓變送器量程為S=△P=H×ρ，根據(jù)安裝在DN50取樣管旁的液面指示玻璃所指示的液面波動情況，取H=3m。另根據(jù)對蒸發(fā)罐糖漿錘度測定的28個數(shù)據(jù)，取其平均值，得到蒸發(fā)罐糖漿在工作溫度(80℃)下平均密度為1.08787g/cm3，故差壓變送器量程S=H×ρ=300×1.08787=32.02kPa
2.2安裝吹氣式液位計的幾點技術(shù)措施
①為了減少吹氣量及使差壓變送器輸出穩(wěn)定，同時需避免吹氣咀堵塞，我們把吹氣咀口徑制作為10mm，經(jīng)過三個榨季的試驗，吹氣咀無堵塞故障，吹氣式液位計運行可靠。
②蒸發(fā)罐在放進水或堿液時按工藝需要其液面大大超過糖漿的正常液面。如果在洗機期間壓縮空氣系統(tǒng)停止供氣時向蒸發(fā)罐供水，液體將會倒灌吹掃裝置和差壓變送器，造成測量系統(tǒng)失靈。為了防止這種情況，我們把吹氣咀與吹掃裝置相連的一段管路中安裝一段彎管，彎管高度超過最高液面，這樣就解決了液面倒灌問題。
③制糖蒸發(fā)罐為不透明密閉容器，無法直接觀察內(nèi)部液面情況，為了驗證吹氣式液位計測量效果及精度，我們在DN50連通管液面波動范圍的位置上安裝了液位指示玻璃管及刻度標尺，可直接觀察到液面升降位置，為查定吹氣式液位計測量精度提供了實際數(shù)據(jù)。
2.3吹氣式液位計技術(shù)指標
經(jīng)過對液位測量系統(tǒng)的實際查定，可達到如下技術(shù)指標：
①測量范圍：0-3m
②測量誤差：以安裝在DN50連通管上的液位指示玻璃管及標尺所指示的液位為準，液位測量系統(tǒng)基本誤差±1%(昌暉儀表供貨時注明使用玻璃浮子流量計時吹氣式液位計的精度為4%)。
③靈敏度：＜1%
④來回變差：＜±1%
⑤輸出信號：4-20mA
⑥供電電源：DC24V
⑦使用環(huán)境條件：溫度-10～55℃；相對濕度95%。
3、吹氣式液位計調(diào)校運行要點
①吹氣式液位計投入運行前，應按設計參數(shù)調(diào)校好差壓變送器及吹掃裝置。注意調(diào)校好吹掃裝置中的 恒差繼動器，使輸入與輸出的壓力差為10kPa(P入-P出=10kPa)，并合乎精度要求。
②吹氣式液位計投運前，應先接通吹氣氣源，然后再開啟安裝在DN50連通管上的上下采樣閥，以上步驟正常后投運差壓變送器。
4、吹氣式液位計應用情況
吹氣式液位計安裝試驗以來，經(jīng)過三個榨季的試驗及運行使用，運行可靠， 維修量較少。吹氣咀可以連續(xù)使用一個榨季而不堵塞。吹氣式液位計的輸出信號在DCS指示，使生產(chǎn)崗位工人隨時掌握蒸發(fā)罐內(nèi)糖漿真實液位的變化情況，從而更好地控制液位在合適位置，并為蒸發(fā)工序自動控制解決了糖漿液位檢測問題。
查定情況：我們在Dg50連通管上安裝了液位指示玻璃管并在旁邊安裝了刻度標尺，以玻璃管所示液面為標準，對照吹氣式液位計示值進行精度查定。為了對瞬時值的查定對照較為及時準確，我們使用過程校驗儀在液位指示玻璃管旁進行差壓變送器輸出讀數(shù)。同時把DN50取樣管下端的閘閥關(guān)小，使讀數(shù)時液面較為穩(wěn)定。查定數(shù)據(jù)見表1。
表1 制糖蒸發(fā)罐糖漿液位測量查定記錄
從查定數(shù)據(jù)可知，吹氣式液位計的最大讀數(shù)誤差為1.5cm，而差壓變送器量程為300cm，則吹氣式液位計最大相對百分誤差為Qmax=|1.5|/300× 100%=0.5%＜1%。
以上計算表明，昌暉吹氣式液位計在制糖蒸發(fā)罐液位測量中已達到較高的測量精度，能滿足制糖生產(chǎn)的需要。
作者：莫趣年、陳勝祺
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