磁性浮子液位計(jì)失靈的原因分析及防范措施

磁性浮子液位計(jì)的安裝方式有兩種，側(cè)裝式磁性浮子液位計(jì)和頂裝式磁性浮子液位計(jì)，在丙烯生產(chǎn)中磁性浮子液位計(jì)可以作為一種主要的液位測(cè)量?jī)x表，磁翻板的優(yōu)點(diǎn)很多，測(cè)量結(jié)果直觀，但有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生失靈的現(xiàn)象出現(xiàn)，本文針對(duì)磁性浮子液位計(jì)在測(cè)量過(guò)程中測(cè)量失靈做一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹，以幫助讀者在遇到同樣的情況時(shí)能夠正確地處理。

1 液位計(jì)失靈的過(guò)程及現(xiàn)象

1.1 丙烯貯槽受料過(guò)程

在中鹽華祥鹽化工公司環(huán)氧氯丙烷項(xiàng)目試運(yùn)行，氯丙烯裝置開(kāi)車過(guò)程中，液態(tài)丙烯從球罐經(jīng)高速離心泵打入被氮?dú)庵脫Q后的丙烯受槽， 開(kāi)泵10 min 后，丙烯受槽磁性浮子液位計(jì)刻度為零，再觀察10 min，刻度仍無(wú)變化。隨即檢查丙烯輸送泵（流量：10 m3/h，揚(yáng)程：200 m）及管線閥門開(kāi)啟狀況，泵的出口壓力及電機(jī)電流均處于正常輸送狀態(tài)， 又對(duì)輸送管道及丙烯受槽進(jìn)出口閥門進(jìn)行檢查， 閥門開(kāi)關(guān)狀態(tài)正確無(wú)誤，罐體側(cè)面出口閥門有結(jié)霜現(xiàn)象，丙烯受槽壓力表顯示0.42 MPa，溫度約為5 ℃，上述現(xiàn)象充分說(shuō)明受槽內(nèi)已有丙烯進(jìn)入。

1.2 液位計(jì)失靈的處理

經(jīng)分析是液位計(jì)失靈，立即停止輸送丙烯，關(guān)閉受槽所有進(jìn)出口閥門，處理液位計(jì)。將液位計(jì)測(cè)量管底閥門打開(kāi)后， 有少量丙烯流出并冒出白霧。拆下盲板，發(fā)現(xiàn)浮子被卡在測(cè)量管內(nèi)，把整個(gè)液位計(jì)拆下，將兩頭盲板全打開(kāi)，用覫45 無(wú)縫鋼管從上端將浮子用大錘沖出， 發(fā)現(xiàn)浮子已發(fā)生形變成麻花狀， 不能上下浮動(dòng)而造成了磁性浮子液位計(jì)失靈。

2 原因分析

2.1 液位計(jì)的型號(hào)及工作原理

2.1.1 型號(hào)及工作條件

丙烯受槽為臥式罐， 液位計(jì)為立式安裝磁性浮子液位計(jì)，測(cè)量長(zhǎng)度為1.5 m；型號(hào)為UHZ-50/C；材質(zhì)為304 不銹鋼；工藝條件為工作壓力1.6 MPa；工作溫度40 ℃丙烯密度為478.9 g/cm3。

2.1.2 工作原理

根據(jù)浮力原理，浮子內(nèi)封閉了一定體積的氣體，在測(cè)量管內(nèi)，隨液位的升降而上下浮動(dòng)，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過(guò)磁耦合作用， 驅(qū)動(dòng)紅、白色翻柱翻轉(zhuǎn)180°。液位上升時(shí)，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色；下降時(shí)，由紅色轉(zhuǎn)為白色，從而實(shí)現(xiàn)液位的指示。

2.2 浮子變形的原因分析

正常情況下，浮子為圓柱形，兩頭橢圓封頭圓柱體焊接牢固，內(nèi)部密閉一定的空氣，浮子成麻花形說(shuō)明有力的作用。液位計(jì)應(yīng)耐1.6 MPa，而當(dāng)時(shí)罐內(nèi)壓強(qiáng)僅顯示0.42 MPa(表壓)，不應(yīng)發(fā)生形變，**發(fā)生變化的是罐內(nèi)溫度，受料前為30 ℃，受料后受料槽溫度為-5 ℃。浮子是一個(gè)密閉了一定氣體的耐壓容器， 溫度變化改變了它內(nèi)部的壓強(qiáng)， 內(nèi)部原始?jí)簭?qiáng)P0應(yīng)約為101.33 kPa，假設(shè)內(nèi)腔體積（V）在整個(gè)過(guò)程中不變，屬于等容變化，溫變后內(nèi)部壓強(qiáng)為P，根據(jù)克拉帕龍方程：PV=nRT，得出P0V/T0= PV/T式中，P0-受料前密閉在浮子內(nèi)的壓力；V-浮子容積（不變）；T0-受料前浮子內(nèi)氣體的溫度（K）；P-受料后密閉在浮子內(nèi)的壓力；T-受料后浮子內(nèi)氣體的溫度（K）。P=P0T/T0，T=-5+273=268（K），T0=30+273=303（K）。則P=P0T/T0≈0.88 P0， 也就是說(shuō)浮子內(nèi)部已呈負(fù)壓狀態(tài)，真空度約為0.12 個(gè)大氣壓（12.16 kPa），浮子在內(nèi)外壓強(qiáng)差的作用下發(fā)生了形變。

2.3 分析結(jié)論

丙烯在進(jìn)入受槽后， 受槽內(nèi)部瞬間發(fā)生了溫度變化，導(dǎo)致磁性浮子液位計(jì)浮子內(nèi)的壓強(qiáng)迅速降低，形成負(fù)壓狀態(tài)，在外壓強(qiáng)力的作用下發(fā)生了形變，卡在測(cè)量管內(nèi)，不能上下浮動(dòng)，導(dǎo)致失靈。

3 避免浮子變形的措施

3.1 受槽溫變的原因分析

丙烯受槽內(nèi)溫度變化的原因是丙烯在受槽內(nèi)迅速氣化。丙烯球罐壓強(qiáng)為1.15 MPa（表壓），丙烯的溫度約為29 ℃， 而丙烯受槽內(nèi)受料時(shí)的壓強(qiáng)僅0.15 MPa（表壓），液態(tài)丙烯進(jìn)入受槽后迅速氣化，開(kāi)始時(shí)，氣化潛熱達(dá)16.68 kJ/mol，使得受槽內(nèi)溫度迅速降低，受槽壓力為0.42 MPa 時(shí)，對(duì)應(yīng)的平衡溫度約為4.8℃，受料時(shí)受槽內(nèi)壓強(qiáng)降低，丙烯迅速氣化導(dǎo)致受槽溫變。

3.2 預(yù)防措施

浮子變形，部件損壞的實(shí)質(zhì)是工藝操作問(wèn)題。用惰性氣體（氮?dú)猓┰龃笫芰喜蹆?nèi)的壓強(qiáng)，避免受料時(shí)發(fā)生溫變，液態(tài)丙烯在飽和蒸汽分壓（表壓）為1.0~1.2 MPa 時(shí)，對(duì)應(yīng)溫度為20~30 ℃，為此，在丙烯受槽接受丙烯前， 將惰性氣體的壓強(qiáng)升至1.05~1.1 MPa，再受料時(shí)就不會(huì)發(fā)生溫變了。實(shí)踐證明，受料前壓強(qiáng)在0.8 MPa 以上即可，隨著丙烯的逐漸進(jìn)入，受槽內(nèi)壓力逐漸升高，浮子不會(huì)形變，受槽內(nèi)液體越來(lái)越多，浮子逐漸浮起。受料完畢排放惰性氣體時(shí)要緩慢，避免大量丙烯隨之氣化，這時(shí)，即便有少量的丙烯氣化，也不會(huì)給罐內(nèi)造成大的溫差變化。

4 其他易揮發(fā)液體受料的提示

在氯堿生產(chǎn)過(guò)程中，沸點(diǎn)低、易氣化的物料相當(dāng)多，比如液氨、液氯以及液體氟利昂等有機(jī)類物料，在管道輸送和剛開(kāi)始進(jìn)入受料槽，壓力不合適時(shí)，都存在瞬間氣化的現(xiàn)象， 溫變不僅使液位計(jì)浮子發(fā)生形變，對(duì)罐體也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變化，對(duì)其他附件也會(huì)有影響，因此，采用加壓受料的方式，可避免類似事件發(fā)生。