中石化南京工程公司
1、前言
目前石油化工装置所用的浮筒是采用带扭力管力平衡式沉筒液位或界位计，此种液位计分为气动和电动（FISHER）。工作稳定可靠，故障率低维护方便.在生产种植中装置要求浮筒在正常使用中，能相对准确的测量出容器中的液位或界位，从而控制容器中物料出入平衡，用以连续监视和控制。因此浮筒不要求测量的绝对准确，一般要求测量精度在正负2%范围内即可。对于测量界面而言由于被测介质的温度、密度等影响，精度还可降低到正负5%使用。随着装置的自动化程度要求不断的提高，用于现场测量的电浮筒逐步进行了升级，目前现场所使用的浮筒测量变送器，主要型号是LDC-3000系列和2390（FISHER），其浮筒变送器（筒头）如图1和图2。
图1 图2
下面主要对这两种型号的浮筒，在多年的石化工程安装和调试工程中出现的故障和处理方法和注意事项进行总结。
2、结构原理
浮筒液位变送器由内浮筒、浮筒、扭力管系统及电子测量系统等组成。浮筒浸没在浮筒室内的液体中，与扭力管系统刚性连接，扭力管系统承受的力是浮筒自重减去浮筒所受的浮力的净值，在这种合力作用下的扭力管扭转一定角度。浮筒室内液体的位置、密度或界位高低的变化引起浸没在液体中的浮筒受到的浮力变化，从而使扭管转角也随之变化。该变化被传递到与扭力管刚性连接的传感器，使传感器输出电压变化，继而被电子部件放大并转换为4～20mA电流输出。浮筒液位变送器采用微控制器与相关的电子线路测量过程变量，提供电流输出，驱动LCD显示及提供HART通信能力。
3、故障的现象及处理方法
对各种故障现象进行总结是至关重要的，不外乎供电是否正常（线路、电压是否正常）仪表本身是否正常（本身损坏、测量条件改变）。
当遇到工艺人员反映浮筒测量不准时，首先要判断仪表有问题还是工艺原因造成的假象，有很多是因为工艺原因误认为是仪表故障。比如工艺玻璃版堵、脏、漏，使液位与浮筒指示对不上，所测介质比重改变，液位排出泵坏打不上量误认为空液等等。这种错误地认为仪表故障的现象占近30％的比例。通过认真的判断后再确定浮筒是否需要校验或维修。总之查找故障要先简单后复杂得去查找，特别要注意中间环节（端子柜、中间接线箱）。
对于现场浮筒的故障和处理方法有以下几种：
3．1浮筒测量室与介质不连通。
浮筒测量室上下截止阀关断阀不畅通或堵塞，导致被测物料不能进入浮筒测量室而影响测量。需要打开阀门或疏通堵塞阀门。
3．2浮筒卡住，不能上下自由浮动。
造成的原因是因为所测介质粘稠凝固，不清洁有固体颗粒物析出结垢结盐等。此种现象在精制岗位出现比较多，表现是浮筒输出不变、浮筒不回零或输出阶越变化。处理方法是对高凝固点的介质加伴热和保温，使浮筒内的介质和容器内的介质物态相同（液态）。如浮筒内比较脏或盐堵时就需要停运浮筒，对浮筒进行清洁处理。对于筒内结晶和盐堵，可用软水（蒸汽冷凝水）从浮筒下排放阀引入测量室，进行“蒸煮”。
3．3浮筒脱落。
由于被测介质的剧烈波动和冲击，或固定卡被腐蚀等原因，使浮筒脱落。仪表输出始终最大同时扭力管转角输出最大。
此时需要把浮筒停运排空，重新把浮筒挂上。
3．4浮筒泄漏。
当扭力管出现渗漏现象时，从筒头固定处渗漏物料。如果破裂严重影响测量的准确。此时需要更换扭力管。更换时要注意型号要相同，一般石油化工装置所用的FISHER浮筒的扭力管是通用的，可以直接互换。注意同时更换扭力管密封垫片，垫片老化也可导致物料泄漏。更换后需要对浮筒进行校验。在日常巡检时，注意浮筒引压阀、下排放阀、校验阀的盘根和法兰垫片及焊接口的检查，如发现泄漏要及时处理。
3．5检测部分故障（电路）
FISHER浮筒通过检测扭力管的转角，经过杠杆组件放大后转换成杠杆组件上一对磁极角度位移，然后经过检测原件（霍尔片）的磁电特性，转换成标准信号输出。杠杆组件同时还有克服扭力管因温度变化产生的纵向膨胀力。
当同扭力管连接的轴夹钳松动、粘接面断开或支点钢片断裂时，都要引起测量出现故障，表现为输出线性差回差大甚至输出不变。这时可根据故障原因进行处理，比如紧固轴夹钳紧固螺母，重新粘接连接面，更换支点钢片等。其次对电路板的检查，重点检查板间线路插头接触是否良好。故障处理后需要对浮筒重新校验。
4、浮筒的校验
现场的浮筒校验主要有灌液法和挂重法两种，由于挂重法需要取下浮筒进行称量和计算，此方法校验成本高而且最后还要进行零迁修正，误差相对大。所以现场大部分采用灌液法进行浮筒的校验。这里只对灌液法校验进行阐述。
4.1一般液位（界位）的灌液校验
当通过换算，测量的量程所对应灌液的最高高度在浮筒高度之内时，方法如下：
（1）关闭浮筒液面计的上下引压阀，慢慢打开放空阀和排污阀，泄去浮筒液面计内的压力和介质，判断引压阀是否泄漏。泄压时应注意安全和介质对环境的污染。
（2）从液面计底部连一玻璃或塑料透明管，然后向管内灌水。
（3）灌水高度在零位和量程时调整仪表相应的零点和量程机构，反复几次直到仪表的误差在允许范围内。
（4）放空筒内灌液，关闭放空阀和排放阀，慢慢打开上引压阀，判断放空和排放阀关严后完全打开上下游引压阀，仪表投用。
4.2特殊液位（界位）的灌液校验
当通过换算，测量的量程所对应灌液的最高高度超出浮筒高度之外时，方法如下：
（1）液位测量的浮筒采用缩小量程的方法。
列如浮筒长度800mm，被测介质密度1.1g/cm²，校验时采用罐液法，对应于量程的灌水高度为880 mm，筒长为800不可能罐液面超过800。此时计算出灌水高度800时浮筒变送器输出的电流值，用此值作为量程输出值，计算公式如下：
[800 ÷（800× 1.1）]×16 + 4 = 18.55（mA）
校验罐水高度及输出电流值如下表：
（2）界位测量的浮筒采用零位下迁的方法，校验完成后再把零位迁回实际零值。
5、结束语
本文所叙述的浮筒物位计校验和故障处理，是本人经过十多年施工中的总结积累的，为今后的工作有着借鉴和依据。随着生产工艺的不断进步，仪表自动化水平不断地提高，仪表本身制造精度也越来越高，仪表自身故障率也随之降低。对于浮筒液位计故障的分析判断的难度加大。仪表人员除了对要了解仪表的工作原理、结构、性能熟悉外，还要熟悉生产过程控制，这有助于分析和判断故障。
参考文献：
[1]电动浮筒液位变送器的原理和调校 李宝华 - 《流程工业》 2010
[2]浮筒液位变送器的工作原理及维修 陈顺强 - 《仪表技术》 – 2002
[3]浅析浮筒液位计传感器结构 依显义-《中国石油和化工标准与质量 》- 2012
[4]浮筒式液位变送器及其浮筒的计算方法 李宝俊 《化工自动化及仪表》 1982年
论文作者:罗锦涛
论文发表刊物:《基层建设》2015年12期
论文发表时间:2016/11/17
标签：浮筒论文; 测量论文; 扭力论文; 仪表论文; 介质论文; 量程论文; 故障论文; 《基层建设》2015年12期论文;