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化工行業(yè)

音叉液位開(kāi)關(guān)在原油儲(chǔ)罐液位測(cè)量中的應(yīng)用

　　原油儲(chǔ)罐作為煉油化工重要的儲(chǔ)存單元在石油化工行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。根據(jù)《國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)化學(xué)品罐區(qū)安全管理的通知》（安監(jiān)總管三〔2014〕86號(hào)）規(guī)范要求，油罐除應(yīng)安裝液位連續(xù)測(cè)量?jī)x表如雷達(dá)液位計(jì)、差壓變送器等外，罐壁外側(cè)還應(yīng)安裝液位開(kāi)關(guān)作高低液位報(bào)警。
　　以原油管道輸油站的儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)的油罐為例，每座油罐罐壁外側(cè)安裝2個(gè)液位開(kāi)關(guān)，分別用于檢測(cè)油罐高高和低低液位，同時(shí)參與儲(chǔ)油罐聯(lián)鎖保護(hù)，與進(jìn)出油罐管道上的電動(dòng)閥門構(gòu)成聯(lián)鎖功能。當(dāng)管道油品進(jìn)入油罐并且到達(dá)液位高高報(bào)警時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉進(jìn)油罐管道上的電動(dòng)閘閥。當(dāng)管道原油流出油罐并且到達(dá)液位低低報(bào)警時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉出油罐管道上的電動(dòng)閘閥。
　　一、原油儲(chǔ)罐液位測(cè)量的工況要求
　　易燃易爆和粘附性是原油的典型特點(diǎn)，因此在液位開(kāi)關(guān)的選用上，首先要滿足防爆資質(zhì)，其次應(yīng)具有一定的抗粘附性能。為了避免發(fā)生液位到了報(bào)警點(diǎn)位置，液位開(kāi)關(guān)無(wú)動(dòng)作或誤動(dòng)作從而增加原油儲(chǔ)罐泄漏和抽癟的風(fēng)險(xiǎn)，儀表的高可靠性是對(duì)用于原油液位測(cè)量液位開(kāi)關(guān)的基本要求。
　　二、各種不同液位開(kāi)關(guān)的優(yōu)劣對(duì)比
　　液位開(kāi)關(guān)種類眾多，較為常用的有浮球液位開(kāi)關(guān)、電容式液位開(kāi)關(guān)、外貼式液位開(kāi)關(guān)以及音叉液位開(kāi)關(guān)，下面就這幾種常見(jiàn)液位開(kāi)關(guān)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下：

常見(jiàn)液位開(kāi)關(guān)對(duì)比表

儀表名稱	測(cè)量原理	優(yōu)缺點(diǎn)	防爆	價(jià)格
浮球液位開(kāi)關(guān)	利用浮球液位開(kāi)關(guān)的磁性浮子隨液位升或降，使傳感器檢測(cè)管內(nèi)設(shè)定位置的干簧管芯片動(dòng)作，發(fā)出接點(diǎn)開(kāi)（關(guān)）轉(zhuǎn)換信號(hào)。	結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，容易出現(xiàn)浮球卡頓現(xiàn)象。	滿足隔爆要求。	低
電容式液位開(kāi)關(guān)	電容物位測(cè)量原理基于電容器的電容變化量工作。探頭和罐壁形成電容器，電容值取決于罐體內(nèi)的介質(zhì)體積：空罐的電容值較小，滿罐的電容值較大。通過(guò)檢測(cè)這一物理量的變化儀表輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。	防輕微掛料，耐腐蝕能力強(qiáng)，校準(zhǔn)困難、精度差。	滿足隔爆、本安防爆要求。	適中
音叉液位開(kāi)關(guān)	采用壓電器件實(shí)現(xiàn)叉體的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)。當(dāng)叉體與被測(cè)液體接觸時(shí)，叉體的諧振頻率明顯降低，振動(dòng)頻率的變化直接反應(yīng)在壓電檢測(cè)器件的輸出信號(hào)上，檢測(cè)電路對(duì)頻率的變化進(jìn)行判別并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。	不受介質(zhì)屬性影響，安裝簡(jiǎn)單，無(wú)需標(biāo)定即可使用，無(wú)磨損和損耗，免維護(hù)，具有一定的防粘附保護(hù)。	滿足隔爆、本安防爆要求。	適中
外貼液位開(kāi)關(guān)	采用“變頻超聲波技術(shù)”實(shí)現(xiàn)非接觸式液位測(cè)量，儀表探頭發(fā)射超聲波，并檢測(cè)其在容器壁中的余振信號(hào)，當(dāng)液體液位上升到探頭區(qū)域時(shí)，余振信號(hào)的幅值變小，并轉(zhuǎn)變成一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。	無(wú)需工廠停車清罐，不影響生產(chǎn)，安裝要求高，參數(shù)丟失引起誤報(bào)。	滿足隔爆、本安防爆要求。	高

　　從上面各液位開(kāi)關(guān)的對(duì)比可以看出，由于原油的粘度高，使用浮球液位開(kāi)關(guān)極易致浮球卡頓失效，其在自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域偏向于低值易耗品。同樣掛料問(wèn)題也會(huì)在電容式液位開(kāi)關(guān)上出現(xiàn)反復(fù)，加上其需要根據(jù)特定的介電常數(shù)去調(diào)節(jié)儀表的靈敏度，調(diào)校困難、精度較差。相較接觸式液位開(kāi)關(guān)，采用非接觸的外貼式液位開(kāi)關(guān)可以避免上述問(wèn)題，但是在液面波動(dòng)較大的情況下，回波信號(hào)易受干擾加上價(jià)格較為昂貴，未有很好的應(yīng)用效果。音叉液位開(kāi)關(guān)采用整體化的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)上沒(méi)有活動(dòng)部件，不會(huì)出現(xiàn)類似浮球液位開(kāi)關(guān)卡頓的情況，并且不受液面波動(dòng)以及介質(zhì)的介電常數(shù)影響，無(wú)需額外標(biāo)定，即裝即用。

　　三、音叉液位開(kāi)關(guān)的選型與應(yīng)用
　　相比浮球液位開(kāi)關(guān)和電容式液位開(kāi)關(guān)，音叉液位開(kāi)關(guān)的抗粘附能力較強(qiáng)。但是不少用戶對(duì)音叉液位開(kāi)關(guān)抗粘附能力到底有多強(qiáng)提出過(guò)疑問(wèn)，例如新疆某石油單位在咨詢時(shí)就曾反饋，其在使用國(guó)內(nèi)某廠家的音叉液位開(kāi)關(guān)測(cè)量原油儲(chǔ)罐液位時(shí)，就發(fā)生過(guò)掛料誤報(bào)警的情況。
　　經(jīng)與用戶溝通確認(rèn)，其使用的音叉開(kāi)關(guān)是目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家普遍采用的固液通測(cè)的音叉開(kāi)關(guān)，叉體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度一般在100mm左右，通過(guò)犧牲某些參數(shù)來(lái)達(dá)到固液兩測(cè)的效果。但由于其叉體未經(jīng)過(guò)精密調(diào)諧，完全靠壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)，一方面功耗較大、安全性低，另一方面在輕微掛料的情況下無(wú)法再次啟振，進(jìn)而輸出錯(cuò)誤的報(bào)警信號(hào)。
　　與國(guó)內(nèi)大多數(shù)音叉液位開(kāi)關(guān)不同的是，計(jì)為Ring-11音叉液位開(kāi)關(guān)的叉體長(zhǎng)僅40mm，經(jīng)過(guò)精密調(diào)諧的兩個(gè)叉體振動(dòng)特性完全對(duì)稱，實(shí)現(xiàn)完全共振，可測(cè)介質(zhì)密度低至0.5g/cm3，能提供高于同行標(biāo)準(zhǔn)的抗粘附保護(hù)。與此同時(shí)，計(jì)為Ring-11音叉液位開(kāi)關(guān)滿足多種防爆要求（隔爆：Ex d IIC T6 Gb、本安防爆：Ex ia IIC T6 Ga），安全可靠，非常適合在石油化工行業(yè)應(yīng)用，是石油、石化領(lǐng)域液位控制的信賴之選。計(jì)為Ring-11音叉液位開(kāi)關(guān)在新疆某石化單位一期技改項(xiàng)目批量應(yīng)用至今，設(shè)備運(yùn)行良好，深受用戶好評(píng)。

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