磁翻板液位计在硫酸生产中的应用案例分析

1本文前言
硫酸是工业生产中一种非常重要原料，许多化工生产都需要硫酸参与，是应用最为广泛的化工原料。在目前的硫酸生产中工艺中， 因为 w( H 2 SO 4 ) ≥98． 3% 浓硫酸的强烈腐蚀性和挥发性，液硫的蒸发及其黏度大、冷凝快等特点，一般的的非接触式液位测量仪表在硫酸装置中的应用都不能达到理想效果。本文所介绍的磁翻板液位计是一种特别适合硫酸液位测量的产品，由于在配套成龙大厦大厦大厦大厦大厦液位测量仪表中，磁翻板液位计具有测量范围大， 不受储罐高度的限制， 指示机构与被测介质完全隔离， 密封性好，可靠性高， 使用安全，且价格不贵便于维护等特点，是应用最广泛的液位测量仪表之一。笔者主要介绍本公司所用的磁翻板液位计在硫酸液位测量及液硫液位测量中的应用经验及其技术改进措施，供同行参考。

2、磁翻板液位计的结构和工作原理
2． 1 磁翻板液位计的结构和工作原理
磁翻板液位计是根据磁性原理、阿基米德浮力定律等巧妙地结合机械传动的特性而开发研制的一种专门用于液位测量的装置。典型的磁翻板液位计结构如图 1 所示。
该液位计设有一容纳浮球的腔体称其为主体管或导向管， 磁翻板液位计通过法兰或其他接口与容器组成一个连通器，这样导向管内的液面与容器内的液面处于相同高度。故导向管内的浮球会随着容器内液面的升降而升降。为了能很方便地看到液位，在导向管的外面装了一个翻柱显示器。因为在制造浮球时在浮球沉入液体与浮出部分的交界处安装了磁钢， 它与浮球随液面升降时，它的磁性透过导向管传递给翻柱显示器， 推动磁翻柱转 180°; 由于磁翻柱是有红、 白两个半圆柱合成的圆柱体，所以转180°后朝向翻柱显示器外的会改变颜色， 两色交界处即是液面的高度。如需远传信号，增加与磁翻柱同样长度的干簧管和变送器配套使用即可。

2．2 垂直安装位置的选择
磁翻板液位计安装位置的选择应根据该点的液位是否能真实反应酸槽实际液位。酸槽上磁翻板液位计垂直安装位置的选择如图 2 所示。
图 2 中， B 点靠近电机和泵， 磁翻板液位计安装在此处既影响电机及泵的检修， 又因泵附近液位的环流波动较大，对浮子导向管冲刷严重， 故 B 点不合理; C 点处因有管道通过， 不便维护且影响管道和泵、 电机等的起吊更换， 故也不能选择 C 点; A 点远离泵和电机， 且有足够的空间安装翻板， 便于维护，所以 A 点较为合适。

2．3 侧装式磁翻板液位计导向管的设计侧装式磁翻板液位计要能稳定长周期运行， 其导向管的设计是至关重要的。其关键因素有: ①管径不宜太小，与浮子间间隙在 1 cm 左右; ②尽量不要有内衬; ③材质成分最好选用不低于316L 的不锈钢管; ④罐体引流管直径尽量小于浮子直径; ⑤导向管上下端部均采用法兰式密封， 以便维护。
侧装式磁翻板液位计的安装结构如图 3 所示。

3、磁翻板液位计在硫酸生产中的应用
3．1 在硫酸液位测量中的应用
磁翻板液位计应用在硫酸液位测量时， 我公司曾选择图 1 中垂直安装的 B、 C 点作为安装位置， 均出现较为严重的测量故障和维护不便，改为 A 点已正常稳定使用近 1 年。
但后来发现 A 点翻板有卡死现象， 经停车拆开发现浮子导向管内衬四氟破裂导致酸泥进入夹层膨胀卡死浮子， 且 316L 不锈钢保护管也腐蚀严重， 有的地方厚度仅有 1 mm。经讨论分析， 因酸槽内衬有瓷砖， 故改为侧面安装。如图 3 所示， A 点为槽盖开孔处， A 1 点为导向管下端连接处。
经过一年多来的运行实践表明， 这种安装方式能准确测量槽内液位， 浮子再未出现卡死的情况， 没有罐内硫酸的环流冲刷，主体管也没有了冲刷腐蚀。
经装置大修期间拆开检查， 主体管内壁无明显腐蚀，也没有酸泥附在内壁， 浮子也没有任何破损和变形，不仅使用寿命延长， 而且安全可靠，基本免维护。
侧面安装方式的关键点在于: ①酸槽内壁衬有瓷砖， 故引流管上开孔应选择槽盖合适位置， 下孔最好在进口管上， 且均需加阀门， 便于维护; ②考虑管内硫酸在极端天气时对磁翻柱及测量装置的影响，因本公司循环槽温度在75 ℃左右， 为避免夏天温度过高影响传感器测量， 冬天防冻，管径 D 应在 80mm 以上可保证正常测量。

3．2 在液体硫磺液位测量中的应用
因硫磺的熔点为 119 ℃， 当磁翻板液位计用于液体硫磺液位测量垂直安装时，硫蒸气进入浮球导向管冷凝， 导致浮球卡死， 且不便清理， 液位计只能报废。侧装式磁翻板液位计在液体硫磺的液位测量中更是少有成功的案例，因为要用夹套管通蒸汽保证管内硫磺不凝固， 又不影响管外干簧管及变送器的寿命很难。
威顿公司原精硫槽采用直装式磁翻板液位计测量液位，使用寿命不超过半年就会出现浮球卡死现象。威顿公司液硫储存大罐所用侧装式磁翻板液位计自安装以来近 10 年，一直没有成功投用。故威顿公司在实际应用的基础上总结经验， 对成套磁翻板液位计进行适当的改进后， 进行分体式安装(直装和侧装均可)，见图 4。
分体式磁翻板液位计的安装步骤如下: ①通过计算浮力和配重， 在槽体顶部合适位置安装定滑轮， 在槽外合适位子安装磁翻板传感装置; ②用直径为 3 mm 的不锈钢绳连接浮子和配重， 钢绳长度根据液位来计算。这里特别要注意， 磁翻板要反向安装。

分体式改装投用 2 年多来，液硫液位测量稳定准确。传导变送装置与液体硫磺隔离， 避免了浮子卡死情况的出现; 因浮子与液面直接接触并与变送装置连动，不会造成假液位; 没有硫蒸气进入导向管， 也就不必对整个液位计进行伴热， 彻底解决了精硫槽的液位测量难题。为了延长定滑轮的使用寿命，建议定滑轮采用聚四氟乙烯板制作， 威顿公司采用 PP 材质制作，使用至今也未出现任何问题。因液体硫磺具有一定腐蚀性，为避免钢丝绳腐蚀断裂导致浮子脱落， 威顿公司在使用不锈钢丝绳的基础上增加了一根四氟绳配合使用。

目前磁翻板液位计的应用十分成熟， 主体管、 四氟浮子、 干簧管、 两线制 4 ～20 mA 变送器技术十分完善， 精度可达0．75 级， 而且价格大幅下降， 性价比较高。该仪表经过适当改进可灵活用于各种塔、 罐、 槽、球型容器和锅炉等设备的介质液位测量。可以做到高密封、 防泄漏， 广泛适用于高温、 高压、 耐腐蚀的场合。它弥补了玻璃板( 管) 液位计指示清晰度差、 易破裂等缺陷， 且全过程测量无盲区， 显示清晰、 测量范围大。因此只要对磁翻板液位计的性能、特点有了全面深入的了解， 有了应付各种工况的策略， 磁翻板液位计一定会成为化工测量中的得力助手。