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怎樣改進高爐膨脹罐中磁浮子液位計測量新方式摘要: 以3#高爐膨脹罐液位為例,介紹了高爐膨脹罐液位的測量原理及改進方法。通過與以往測量方式進行比較和分析,提出切實可行的改進方案。通過這種簡單易操作的改進,有效地降低設(shè)備故障率。通過此方案的實施,在維持該設(shè)備檢測系統(tǒng)穩(wěn)定運行的同時,保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,從而達到確保髙爐穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。 前言 液位測量是工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中最常用的測量參數(shù)之一,主要是為了掌握常壓或帶壓容器內(nèi)液位、界面的數(shù)值。在液位的測量設(shè)備中,有很多種類型的儀表,這些儀表看似簡單,但在使用中卻經(jīng)常出現(xiàn)很多問題,分析原因既有選型不當(dāng)、安裝問題,也有沒有解決好產(chǎn)品的現(xiàn)場應(yīng)用問題。只有深人了解現(xiàn)場工藝各方面情況,做到有針對性合理選型,解決好產(chǎn)品應(yīng)用問題,才能保證液位測量的準(zhǔn)確,從而實現(xiàn)儀表長周期穩(wěn)定運行,滿足生產(chǎn)的需要。高爐膨脹罐不僅僅應(yīng)用在煉鐵高爐給排水系統(tǒng)中,在空調(diào)冷凍水的管道中也經(jīng)常應(yīng)用。穩(wěn)壓膨壓差法脹罐系統(tǒng)是氮氣沖壓,該系統(tǒng)是給高爐冷卻供水用,水循環(huán)動力由高壓供水泵提供,膨脹罐系統(tǒng)設(shè)在水栗前面,也就是水未加壓前。它的工作原理很簡單,就是保證整個管道中的壓力保持在一定的值,不會因管路過長或缺水等原因造成壓力大幅度變化。其結(jié)構(gòu)就是由1只內(nèi)部帶彈簧的壓力罐和1個泵組成的。罐體內(nèi)部在彈簧的作用下維持管道內(nèi)一定的壓力,當(dāng)管道缺水或壓力不穩(wěn)時,將罐內(nèi)的水迅速補充進去,同時開啟水泵補水。當(dāng)壓力超過時,水會被罐體吸收進去,從而穩(wěn)定管道壓力。 1現(xiàn)狀分析 高爐膨脹罐液位測量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 高爐系統(tǒng)膨脹罐液位的測量分為現(xiàn)場顯示(磁測,原設(shè)計采用磁浮子液位計測量。而數(shù)據(jù)檢測傳浮子翻板液位計)和檢測儀表(隔膜密封式差壓變輸?shù)接嬎銠C內(nèi)則選用了隔膜密封式差壓變送器。在送器)兩個部分。為方便崗位操作人員現(xiàn)場巡檢觀投產(chǎn)使用過程中,故障率很高,特別高爐生產(chǎn)后不久就進人冬季,給維護帶來了極大的不便。在高爐系統(tǒng)中,膨脹罐位于爐頂部分,屬于關(guān)鍵設(shè)備。一方面,它是高爐循環(huán)水冷卻的一部分,通過它加大壓力,達到有效循環(huán)冷卻的作用;另一方面,膨脹罐內(nèi)部充氮氣,在水的循環(huán)冷卻過程中,起到抗腐蝕氧化的作用。其液位測量聯(lián)鎖后通過網(wǎng)線傳至動力水泵房,自動控制補水泵的啟停,實現(xiàn)補水。一般膨脹罐水位控制要求不低于1.2m,以確保高爐冷卻壁、熱風(fēng)閥等工藝重要設(shè)備的冷卻需要。 2故障原因分析 原設(shè)計使用隔膜式遠傳差壓液位計。它的測量原理也是取正負差壓(即),集成型系統(tǒng)。由于油罐往往是圓柱形,其截面圓的面積S是不變的。那么,重量S不變,G與AP成正比關(guān)系。即只要準(zhǔn)確地檢測出AP值,與高度Ah成反比,在溫度變化時,雖然油品體積膨脹或縮小,實際液位升高或降低,所檢測到的壓力始終是保持不變的。 在使用中發(fā)現(xiàn),氣溫達到-zot時,數(shù)據(jù)傳輸反應(yīng)遲鈍,誤差就會增大。究其原因,此測量儀器是遠傳式,內(nèi)部傳遞液怕臟、怕凍。北方的天氣環(huán)境決定了其測量效果。在冬季寒冷時,測量就會不準(zhǔn)確。此外,在處理故障、拆卸膜盒時,很容易磕碰到膜盒,對測量精度影響更嚴(yán)重,從而無法滿總高爐工藝要求,精準(zhǔn)測量。 磁浮子液位計是以浮子內(nèi)磁鋼驅(qū)動雙色薄片的翻轉(zhuǎn)來指示液位的1種新型儀表。主體內(nèi)磁浮子隨液位的升降而上下運動,同時驅(qū)使主體外指示器內(nèi)的雙色薄片翻轉(zhuǎn),有液位時轉(zhuǎn)示紅色、無液位時轉(zhuǎn)示黑色。紅色和黑色色帶間的界線即代表液位高度。在指示器左側(cè)配有醒目的刻度標(biāo)尺,從而使液位的指示顯得更加清晰。 磁翻板最大的缺點就是怕臟、怕凍。而高爐膨脹罐中的循環(huán)水不是潔凈水,北方的天氣到了冬季又會很冷。此種設(shè)備在使用中弊端極大,具體表現(xiàn)為以下三點: (1)磁浮子液位計因臟堵塞后,必須拆下修理。因液位計體積較大,維修十分不便。 (2)因測量水液位,無電伴熱,冬季發(fā)生凍堵,引發(fā)故障,投產(chǎn)后期整改過。 (3)現(xiàn)磁浮子液位計已損壞,無法使用。 2.2取壓位置存在缺陷 基于原設(shè)計采用的磁翻板液位計和隔膜式遠傳式差壓液位計存在的缺陷,采用了壓差法測量。最初安裝位置如圖1所示。圖1中的PT-01,此處并非連通器,內(nèi)部存水影響測量精度。PT-02處安裝的變送器,實際使用中發(fā)現(xiàn),變送器極易堵塞,后改到左側(cè)磁翻板處,并增加三通,可排污,因其距離膨脹罐底部有lm,零點需負遷移。 3整改方案 3.1改變測量方法 儀表選型:使用智能壓力變送器,新型號為EJA530A-EBS4-02EE/NF1。2臺儀表線路及模板接線利用原有線路實施,將原膨脹罐壓力取消,因原測點不合理,取在罐中部,不能反映真實罐壓。 改進原理是使用智能壓力變送器方案進行改動。方法是在膨脹罐上下部分別安裝2臺智能壓力變送器,分別測得各自壓力值。其中下部壓力為: P下=P水+P氣 依據(jù)理論:P=pgh 式中,h為液體高度;p為液體密度,水密度是lxl03kg/m3(正常工作時,灌內(nèi)水的溫度在40T左右,經(jīng)查證,此時水的密度為0.992xl03kg/m3);g為重力加速度,為常量9.8N/Kg。 P液=P下-P氣 由于lm水柱為lOkpa,測得P 液后得到L米(液位)。 儀表測量量程的確定:根據(jù)工藝要求,N2沖壓為60 ̄70kPa。在變送器測量過程中,其數(shù)值在量程的1/3 ̄2/3之間,比較精確。此外,罐體高度為6m,漫灌時水壓為60kPa。從而選取壓力變送器的量程范圍為150kPa,即髙爐兩臺壓力變送器量程確定為:上部壓力量程為0 ̄150kPa,下部零點負遷移后量程為:-10 ̄140kPa;對應(yīng)液位量程:0 ̄6m。 液位計使用示例如圖2所示。 3.2修改計算機程序 軟件畫面增加1點壓力顯示,即罐下部壓力,滿足崗位需要,液位用原顯示畫面。 PLC軟件修改功能模塊,做減法運算后,輸出端給控制開出信號端,實現(xiàn)測量控制;設(shè)定補水控制點(定值)均不改變。 4 測量方式改進后的效果 結(jié)合現(xiàn)場工藝需求和現(xiàn)場儀表維護使用經(jīng)驗,經(jīng)高爐本和自動化維護兩家單位共同商議,確定實施此改進測量方案。從確保滿足高爐冷卻壁、熱風(fēng)閥等工藝重要設(shè)備的冷卻需要出發(fā),以穩(wěn)定設(shè)備長周期運行為基礎(chǔ),進而達到穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。 (1)改進后的膨脹管液位測量系統(tǒng)解決了因選型不當(dāng)造成的設(shè)備不適用問題,杜絕了因季節(jié)天氣等外界因素而造成的凍堵隱患,大大提升了系統(tǒng)設(shè)備的運行穩(wěn)定性,保證了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。 (2)從維護作業(yè)角度考慮,實現(xiàn)了維護簡單,盡可能減少儀表故障的發(fā)生,縮短故障處理時間,降低維護量,使用運行效果良好。 |