LD134型液位計(jì)故障分析及校驗(yàn)
粘膠短纖維生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)二浴和絨毛成型槽排出的CS2必須經(jīng)過(guò)回收處理,CS2經(jīng)過(guò)蒸出、冷凝、分離三道工序后,進(jìn)入CS2沉降槽中,通過(guò)回收泵回收,而回收泵由DCS與液位計(jì)連鎖控制,液位到達(dá)高位時(shí)開(kāi)泵,低位時(shí)停泵。LD134型液位計(jì)結(jié)構(gòu)可靠,維護(hù)簡(jiǎn)單,其變送器可通過(guò)HART協(xié)議雙向通訊。自1998年投入使用后,一直運(yùn)行穩(wěn)定,可近幾個(gè)月中控室反映液位計(jì)測(cè)量不準(zhǔn),最低只能到34%就不再往下降,到不了設(shè)定的低液位限值,經(jīng)常把沉降槽內(nèi)的CS2打空了也不停泵,嚴(yán)重影響了對(duì)CS2回收工藝的控制。
1.LD134型液位計(jì)工作原理
LD134型液位計(jì)主要由浮筒、應(yīng)變片、應(yīng)力變送器等組成,它的基本測(cè)量原理是阿基米德浮力定律。如圖1,當(dāng)足夠重且具有截面積為S的浮筒掛在杠桿上時(shí),杠桿受力為F=G-F浮=G-ρ液gSh液,其中G為浮筒的重力。浮筒重力通過(guò)彈簧補(bǔ)償,其浮力則通過(guò)杠桿和力矩桿傳送到測(cè)量單元的操作桿,最終的作用力通過(guò)彎梁上的惠斯通電橋的電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)正比的直流輸出電壓,并由以單片機(jī)為核心的集成電路(統(tǒng)稱為DSP),轉(zhuǎn)變?yōu)?~20mA的兩線輸出信號(hào)與上位機(jī)DCS相連參與控制。
在CS2沉降槽中,使用了與CS2互不相溶且可分出明顯界面的堿水作為第二介質(zhì)。
圖1
LD134液位計(jì)垂直安裝于旁通管上,當(dāng)沉降槽中無(wú)CS2,而是充滿堿水時(shí),可認(rèn)為液位計(jì)處于測(cè)量零點(diǎn),其受力為F0=G-ρ1gV浮,其中ρ1為堿水密度;當(dāng)浮筒整個(gè)浸在CS2中時(shí),則為最高液位點(diǎn),其受力F100=G-ρ2gV浮,其中ρ2為CS2密度(對(duì)應(yīng)F0、F100,變送器輸出4-20mA信號(hào));而在中間狀態(tài)時(shí),假設(shè)浮筒長(zhǎng)度為L(zhǎng),CS2液位為h時(shí),F(xiàn)=G-[ρ1gS(L-h)+ρ2gSh]=G-gS[ρ1L+(ρ2-ρ1)h]=G-ρ1gSL-(ρ2-ρ1)gSh,所以F與CS2液位h成反比。
2.故障分析
根據(jù)中控室反映的情況,結(jié)合浮筒液位計(jì)的工作原理,可知浮筒受到一個(gè)固定的上托力(恰好使液位計(jì)可穩(wěn)定34%左右)使液位計(jì)不能回零;實(shí)際密度ρ2比原先標(biāo)定的大,使得F0減小,零點(diǎn)上移;浮筒重量變小,也使得F0減小,零點(diǎn)上移。
通過(guò)與工藝員探討與實(shí)地勘察,發(fā)現(xiàn)ρ1實(shí)際為堿水密度,而銘牌標(biāo)定ρ1=103kg/m3,為純水的密度,很顯然ρ堿水>ρ純水,但差值不算太大,不足以使零點(diǎn)上移百分之三十多;旁通管并未處于垂直狀態(tài),當(dāng)浮筒下沉到一定程度時(shí),浮筒與旁通管壁之間會(huì)有摩擦現(xiàn)象;浮筒長(zhǎng)期泡在CS2和堿水中,受到一定的腐蝕,浮筒的銘牌標(biāo)稱質(zhì)量為4.894kg,而實(shí)際浮筒質(zhì)量?jī)H為4.2kg左右。
3.現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)
在對(duì)旁通管進(jìn)行校直后,其它因素仍將造成液位計(jì)零點(diǎn)的上移,同時(shí)由于重力G的減小,滿量程點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化,必須重新校驗(yàn)液位計(jì)的零點(diǎn)和滿量程點(diǎn)。
采用現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)手段,即先將CS2全打空,在浮筒完全浸在堿水中時(shí),標(biāo)定零點(diǎn)0%,再等沉降槽中CS2沉積到滿量程點(diǎn)時(shí),標(biāo)定100%。一般使用過(guò)程中,高液位限值定在40%左右,所以對(duì)滿量程點(diǎn)的要求不是很精確,也為了安全起見(jiàn),在CS2沉積到80-90%之間時(shí)即整定100%,實(shí)際設(shè)定時(shí)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)上調(diào)高液位限值,即能滿足工藝要求。檢驗(yàn)過(guò)程如下:
(1)從DCS將泵打到手動(dòng)狀態(tài),開(kāi)泵,現(xiàn)場(chǎng)觀察計(jì)量罐,出來(lái)堿水時(shí)即認(rèn)為CS2已打空,停泵;
圖2 圖3
(2)打開(kāi)LD134液位計(jì)變送器的上端蓋,將萬(wàn)用表打到20mA直流電流擋,如圖2示接線(或如圖3,并將撥鈕開(kāi)關(guān)打到“1”狀態(tài));
(3)打開(kāi)0%鑰匙鍵,壓住按鈕,保持5s,松開(kāi),萬(wàn)用表顯示應(yīng)為4mA;
(4)通過(guò)玻璃視鏡觀察沉降槽中CS2液位積累到90%左右時(shí),打開(kāi)100%鑰匙鍵,壓住按鈕,保持5s,松開(kāi),此時(shí)萬(wàn)用表顯示20mA;
(5)開(kāi)泵,觀察液位計(jì)顯示值的線性,如果線性正常,調(diào)節(jié)DCS中各參數(shù),將DCS打到自動(dòng)狀態(tài)。
在整個(gè)校驗(yàn)過(guò)程中,需要注意的是:零點(diǎn)、滿量程的鑰匙按鈕均為雙態(tài)標(biāo)定,即按住時(shí)間若僅為3s時(shí),認(rèn)為是標(biāo)定斜率,5s后方能確認(rèn)零點(diǎn)、滿量程值,所以時(shí)間一定要掌握好;CS2沉降槽中的CS2大概需要10h才能沉積到90%,所以在標(biāo)定滿量程后,如果泵啟動(dòng),液位顯示值不變,應(yīng)停泵重新校驗(yàn)一次滿量程點(diǎn),以確信它已被確認(rèn),減少不必要的麻煩;使用TEST接線端子時(shí),到DCS的信號(hào)將被斷開(kāi),校驗(yàn)完后,應(yīng)將撥鈕開(kāi)關(guān)打回“ON”狀態(tài)。
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