導波雷達液位計在燒堿蒸發工序應用中的可行性和可靠性
1 導波雷達液位計的測量原理和優點
1.1 測量原理
導波雷達液位計是基于時間行程原理的“俯視式”測量儀表,其測量原理如圖1 所示。三暢導波雷達液位計在測量從參考點(儀表過程連接處)到被測物料表面的距離時,脈沖發生器產生高頻脈沖,高頻脈沖注入探頭并沿著導波體向下傳輸,導波體可以是金屬硬桿或柔性金屬纜繩。當脈沖遇到物料表面時被反射,反射脈沖信號沿導波體傳遞至接收器,并zui終送入微處理器中將距離信號轉換為物位信號。
設 c 為光速,參考點到被測物料表面的距離D 與脈沖發出到接收所用時間 t 成正比:
D = c·t/2
根據已知空罐高度 E,則液位 L 的計算式如下:
L = E - D
1.2 導波雷達液位計的優點
導波雷達液位計除了具有一般雷達液位計的優點外,還具有如下獨特的優點:
a. 可測量多種不同介質。測量介質包括液體、固體、顆粒及粉料等,且不受介電常數、溫度、壓力及密度等條件變化的影響,可測量介電常數在1. 4 ~100. 0(空氣的介電常數是 1. 0)的幾乎所有的液體和漿體 。
b. 信號穩定、準確。信號在導波探頭中的傳輸不受液面波動和儲罐中障礙物的影響,液位計所接收到的返回信號較強,并且導波雷達可根據底部回波信號將測量值加以修正,使信號更為穩定準確。
c. 特別適合測量含有蒸汽、霧氣和泡沫的介質。霧氣和泡沫對測量無影響,由于電磁波不通過空間傳播,因而霧氣不會引起信號衰減,泡沫也不會對信號進行散射而損失能量 。
d. 能耗低。導波雷達液位計輸出到導波探頭的信號能量非常小,約為常規雷達發射能量(1mW)的10%(約0.1mW),因此采用的是回路供電而不是單獨的交流供電,從而極大地節省了安裝費用。
3 導波雷達液位計在蒸發工序的應用
3. 1 燒堿蒸發工序流程簡介
氯堿工業是利用電解飽和鹽水制取燒堿( 氫氧化鈉) 和氯氣并副產氫氣的生產過程,其主要工序包括鹽水精制、電解、蒸發及產品的精制等。經電解產生的堿液,含有一定量的NaCl 和大量的水,需要經過蒸發濃縮并除去NaCl,才可以制得質量符合商品堿要求的產品。我國燒堿蒸發工序的主流工藝是三效順流,如圖2 所示。三效順流是將3 個蒸發器串聯運行的蒸發操作流程,堿液和蒸汽的流向相同,即都由第一效順序流至末效。生蒸汽送入第一效加熱室,蒸發出的二次蒸汽進入第二效的加熱室作為加熱蒸汽,第二效的二次蒸汽又進入第三效的加熱室作為加熱蒸汽,第三效的二次蒸汽則送至冷凝器全部冷凝。電解液進入第一效,濃縮后依次送入后面各效連續不斷地被濃縮,直至濃縮到要求的濃度。
3. 2 導波雷達液位計在蒸發罐上的應用
3. 2. 1 導波探頭的選擇
蒸發三效順流工藝中,各效蒸發罐的工況見表2。
由于蒸發罐液位測量距離為2m,測量距離較短,因此導波探頭宜選擇桿式。從表2 可以看出,蒸發罐內工況的特點是: Ⅰ效至Ⅲ效的溫度、壓力依次遞減,堿液濃度依次遞增。堿液在高溫下對許多金屬會產生嚴重的腐蝕,且濃度越高腐蝕性越強,當濃度高于30%,溫度高于80℃時,對金屬的腐蝕迅速增加,溫度越高腐蝕越嚴重。因此導波探頭的材料不能僅選用常規耐腐蝕的金屬材料,如304不銹鋼。
3. 2. 2 導波雷達液位計的安裝
導波雷達液位計的安裝形式有兩種:
a. 頂部直接安裝。直接安裝在罐直徑的1 /6 ~ 1 /4 之間的罐頂,探頭與罐壁之間的距離至少100mm,安裝方式有螺紋和法蘭兩種可以選擇,一般插入到設備內部的導波桿長度,就是設計要求的測量范圍。
3. 2. 3 導波雷達液位計在蒸發自動控制系統中的應用
LV-1003A———Ⅱ效過料閥;
LV-1003B———Ⅲ效循環閥;
LV-1003C———Ⅲ效出堿閥
蒸發過程的自動控制步驟如下:
a. 當Ⅲ效堿液濃度達到設定的出堿濃度值,并且Ⅲ效液位高于設定低限值時,打開Ⅲ效出堿閥LV-1003C,成品堿液流向下一道冷卻工序進行冷卻; 同時關閉Ⅲ效循環閥LV-1003B 防止堿液回流; 同時關閉Ⅱ效向Ⅲ效過料閥LV-1003A,以避免Ⅲ效同時進料和出料。
4、結束語
導波雷達液位計在許多復雜的工況下都能使用,其綜合性能優于其他常規液位儀表。蒸發工序操作工zui初采用觀看旁通視鏡的原始方法獲得蒸發罐的液位高度,在惡劣的現場條件下,給操作工帶來許多不安全的因素,而其他液位儀表的使用又不盡人意。在采用導波雷達液位計后,經過多年的使用,證實該類液位儀表不但測量準確而且運行穩定,既減輕了操作工的工作量和儀表工的維護量,又滿足了蒸發工序過程自動控制的要求,從而極大地提高了生產技術水平。
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