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储罐称重方法在工业生产中的重要作用以及储罐称重计量技术应用的大概历程

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发表于 2020-1-11 09:05:01 | 显示全部楼层 |阅读模式

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摘 要:
继上文是描述温度测量方面的,接下来我们要论述立式储罐称重方法在工业生产中的重要作用,以及储罐称重计量技术应用的大概历程。
    随着微电子技术和通信技术的发展,计量仪表也在不断地更新换代,炼油、化工、造纸、酿造等行业的立式储罐称重方案,也由早期的浮标式物位仪表到气压式储罐称重仪, 再到储罐称重模块 的应用,逐渐的为企业现代化管理的需要提供着重要数据信息。 立式储罐中液态物料、半成品、成品贮量数据的应用也越来越受到广泛重视,为企业在安全、生 产、经营管理决策中提供了准确而快速的信息。 那么企业如何根据各自的管理需求, 选用经济适用的称重方案,也是大多数企业常遇到的问题,下面本文仅对立式储罐的称重计量大致的发展概况和液位式称重方法的应用,做一个回顾和应用的体会。
    1 立式储罐贮量计量概况
    1)浮标式物位计方法,通常使用的钢带式液位计或自制的浮标液位计,由浮球、钢带和表头三部分组成,此种方法在九十年代之前使用较多,能直观地反映出储罐的液态物位状况,使用岗位根据指针或线坠挂砣位置, 再单另标注液态物料重 量刻线。 这种计量方式已不适用于现代要求,特别是在温差变化大的环境下精度差, 施工现场安装麻烦,现已淘汰。
    2)气压式储罐称重仪,在九十年代初开始逐渐广泛使用的方法,由钟罩、气压式一次表和专用二次仪表组成。 此种方法对解决立式储罐的称重计量问题有了很大的改变,计量准确性较高,但此种方案配置设施较多,对气源质量要求高,尤其是从钟罩至一次仪表的气路的气密性要求很高,直接影响到称重精度,很多使用单位就因为气密性不好导致不能正常称重,另外二次仪表接地和防电磁干扰都要求有措施,整体计量设备维护量较大,不具备传输功能,目前已完全被淘汰。
    3)储罐称重模块式计量方法,这种方案有多种优点,称重精度高,性能稳定,传输功能强大,便于实现集散式系统控制,但对地基基础要求高,安装、检 校、调试难度较大。 投入费用较高,一套称重模块二万元到十万元不等。总体来讲,储罐称重模块式的计量方法是当今主要的称重方法, 有条件的企业单位采用此方案实施。
    2  法兰或螺纹式液位称重装置的原理、 选型和安装要求
    液位式称重装置由法兰或螺纹式液位和通用数显表组成, 也可由法兰或螺纹式液位 和 PLC/DCS 控制系统组成,此方法具有成本低、 准确性高、 便于数据传输等优点,很适合解决中小型立式储罐的称重计量问题,可进行就地/远程显示控制,或作为企业储罐贮量的及时监控系统,安排生产、加强安全防护管理措施,起着很重要的作用。
    1)称重原理。对于立式储罐来讲,在某一液位高度 h 下的贮量,如图 1 所示,其贮量为
    W=S&#8226;h&#8226;ρ
    W———立式储罐贮量 公斤、吨(kg、t)
    S———立式储罐底面积 平方米 (㎡)
    h———液体高度 米 (m)
    ρ———液体密度(kg/m3)
    液位变送器是将不同密度的液体在变化的液位高度下所产生的静压进行测量,其静压与液位高度成正比,即
    P=h&#8226;ρ P———液体静压 (Pa、kPa)帕、千帕
    h———液体高度 (m) 米
    ρ———液体密度 (kg/m3)千克/立方米
    由于液位变送器的液位高度h与输出信号Ι成正比,所以
    h=k&#8226;Ι h———液体高度 (m) 米
    k———液位高度与电流比例系数
    其中 s、k、ρ 均为常熟,因此①式可以变换成
    W=S&#8226;k&#8226;Ι&#8226;ρ=k′&#8226;I
    即 储 罐 的 贮 量 W 与 液 位 变 送 器 的 输 出 成正比,因此通过液位变送器的模拟信号输出来反映立式储罐的贮量是可行的, 将输出信号通过二次仪表、PLC/DCS 控制系统显示为贮量就变得很方便实用。
    2)液位变送器的选型。 称重装置的液位变送器的选型,一般主要有量程和精度的要求。 量程可直接按立式储罐的总高度确定, 如 4m 高度的立式储罐,选定量程为(0~40)kPa。 精度的选定,可根据适用的原则来确定,如储罐比较集中的罐区,仅仅是为了大致了解贮量,为防止打料入罐冒料,核实留存余量,选用 0.5 级就能满足使用;如果企业内部物料交接、核算使用的可选用 0.25 级;当用于投料生产的小型立式储罐(≤15t),则一定要选用 0.1 级以上,才能达到投料生产允许误差的要求。
    对于敞口浮顶立式储罐,液位变送器传感器结构选用插入式、单法兰式;密闭式储罐必须选用双法兰液位变送器。
    3)数字显示控制仪表、PLC/DCS 输入模块的选型。通常情况下选用具有(4~20)mA 输入、24VDC输出功能的 0.5 级或 0.2 级 数字控制仪表,PLC 可选模拟量 I/O,电压 24VDC 模块。 如果现场是防爆环境,按其环境安全防爆等级选用相应的或较高防爆等级仪表;也可选用具有防爆资质厂家的带显示窗防爆箱,箱内安装数字仪表。
    4)液位变送器的安装。 液位变送器一般适合易结晶、高粘度、易沉淀、强腐蚀等介质,因此,要根据介质的特性来确定安装方案,安装位置不正确会直接影响到使用效果。 安装位置通常和罐出口管道在一水平位置,或在罐侧非常低水平位置,不得高于出口管道,尽量选用插入式。 插入式传感器可避免前方气泡、沉淀杂物的影响,当沉淀较严重可适当调整水平位置高度;如果介质温度偏高或偏低则应适当调整插入深度。
    5)液位式称重装置接线图及校准记录表
    (1)装置采用二线制连接方式,为使装置在长距离传输可靠运行,线路敷设 RVVP3×1 屏蔽信号线,传输距离一般不超过 1km。 接线如图 2 所示。
   (2)校准装置采用量程为(0~60)kPa、0.05 级数字压力表,气压式校验台,在校准过程中必须保证气压输出管路气密性良好,打压后观察标准数字压力表无掉落数字现象即可。 以 2m 立式储罐,介质是油酸为例,校准记录见表 1:
    3 液位式称重装置使用中应注意的问题液位式称重装置比较适合环境条件较差, 地基基础不高的场合, 但在技术上的使用还是有一定的要求的,经过笔者近几年的使用,总结出以下几点的体会,仅供参考使用。
    1)介质温度要控制好,不易过高。 对于易挥发溶剂来讲,温度尽量要低,这样既可保证安全性,又可防止储罐内溶剂气相压力增加而使单法兰变送器测量值偏高,否则,气相压力不能消除则需安装双法兰进行称重。 对易结晶、粘度高的介质温度则要偏高于常温状态,可提高传感器膜片对静压的反应速度,增加介质的流动性。
    2)液位变送器传感器有平膜式和插入式,在其竖直径向上有个高度,如果是气压测量,高度不受影响,而液压测量,其线性就有一定的不确定性。 一般将刚好没入传感器膜片的液位设为非常低位置,此时的显示数据为底数,与入料、放料后显示数据的差值即为入放料的实际重量。
    3)对于易沉淀或杂质较多的物料,在输送管路上应配置 U 型过滤器,将杂质过滤掉,并定期清理过滤网; 法兰或螺纹式液位变送器应尽量不贴罐底安装,而应让传感器膜片中心位置距罐底(80~100)mm。 罐底清理的同时, 法兰或螺纹式液位则一定要保证安排半年检定/测试一次,以务必保证测量*度和灵敏度。
上海远东仪表厂:www.ziyiyd.com/
上海自动化仪表上海自动化仪表有限公司:http://www.shanghai-saic.com/

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