LD134型液位計(jì)故障分析及校驗(yàn)

  粘膠短纖維生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)二浴和絨毛成型槽排出的CS2必須經(jīng)過(guò)回收處理，CS2經(jīng)過(guò)蒸出、冷凝、分離三道工序后，進(jìn)入CS2沉降槽中，通過(guò)回收泵回收，而回收泵由DCS與液位計(jì)連鎖控制，液位到達(dá)高位時(shí)開(kāi)泵，低位時(shí)停泵。LD134型液位計(jì)結(jié)構(gòu)可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，其變送器可通過(guò)HART協(xié)議雙向通訊。自1998年投入使用后，一直運(yùn)行穩(wěn)定，可近幾個(gè)月中控室反映液位計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)，最低只能到34%就不再往下降，到不了設(shè)定的低液位限值，經(jīng)常把沉降槽內(nèi)的CS2打空了也不停泵，嚴(yán)重影響了對(duì)CS2回收工藝的控制。
        1.LD134型液位計(jì)工作原理
        LD134型液位計(jì)主要由浮筒、應(yīng)變片、應(yīng)力變送器等組成，它的基本測(cè)量原理是阿基米德浮力定律。如圖1，當(dāng)足夠重且具有截面積為S的浮筒掛在杠桿上時(shí)，杠桿受力為F=G-F浮=G-ρ液gSh液，其中G為浮筒的重力。浮筒重力通過(guò)彈簧補(bǔ)償，其浮力則通過(guò)杠桿和力矩桿傳送到測(cè)量單元的操作桿，最終的作用力通過(guò)彎梁上的惠斯通電橋的電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)正比的直流輸出電壓，并由以單片機(jī)為核心的集成電路（統(tǒng)稱為DSP），轉(zhuǎn)變?yōu)?～20mA的兩線輸出信號(hào)與上位機(jī)DCS相連參與控制。
        在CS2沉降槽中，使用了與CS2互不相溶且可分出明顯界面的堿水作為第二介質(zhì)。

   圖1

        LD134液位計(jì)垂直安裝于旁通管上，當(dāng)沉降槽中無(wú)CS2，而是充滿堿水時(shí)，可認(rèn)為液位計(jì)處于測(cè)量零點(diǎn)，其受力為F0=G-ρ1gV浮，其中ρ1為堿水密度；當(dāng)浮筒整個(gè)浸在CS2中時(shí)，則為最高液位點(diǎn)，其受力F100=G-ρ2gV浮，其中ρ2為CS2密度（對(duì)應(yīng)F0、F100，變送器輸出4-20mA信號(hào)）；而在中間狀態(tài)時(shí)，假設(shè)浮筒長(zhǎng)度為L(zhǎng)，CS2液位為h時(shí)，F(xiàn)=G-［ρ1gS(L-h)+ρ2gSh］=G-gS［ρ1L+(ρ2-ρ1)h］=G-ρ1gSL-(ρ2-ρ1)gSh，所以F與CS2液位h成反比。
        2.故障分析
        根據(jù)中控室反映的情況，結(jié)合浮筒液位計(jì)的工作原理，可知浮筒受到一個(gè)固定的上托力（恰好使液位計(jì)可穩(wěn)定34%左右）使液位計(jì)不能回零；實(shí)際密度ρ2比原先標(biāo)定的大，使得F0減小，零點(diǎn)上移；浮筒重量變小，也使得F0減小，零點(diǎn)上移。
        通過(guò)與工藝員探討與實(shí)地勘察，發(fā)現(xiàn)ρ1實(shí)際為堿水密度，而銘牌標(biāo)定ρ1=10³kg/m³，為純水的密度，很顯然ρ堿水＞ρ純水，但差值不算太大，不足以使零點(diǎn)上移百分之三十多；旁通管并未處于垂直狀態(tài)，當(dāng)浮筒下沉到一定程度時(shí)，浮筒與旁通管壁之間會(huì)有摩擦現(xiàn)象；浮筒長(zhǎng)期泡在CS2和堿水中，受到一定的腐蝕，浮筒的銘牌標(biāo)稱質(zhì)量為4.894kg，而實(shí)際浮筒質(zhì)量?jī)H為4.2kg左右。
        3.現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)
        在對(duì)旁通管進(jìn)行校直后，其它因素仍將造成液位計(jì)零點(diǎn)的上移，同時(shí)由于重力G的減小，滿量程點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化，必須重新校驗(yàn)液位計(jì)的零點(diǎn)和滿量程點(diǎn)。
        采用現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)手段，即先將CS2全打空，在浮筒完全浸在堿水中時(shí)，標(biāo)定零點(diǎn)0%，再等沉降槽中CS2沉積到滿量程點(diǎn)時(shí)，標(biāo)定100%。一般使用過(guò)程中，高液位限值定在40%左右，所以對(duì)滿量程點(diǎn)的要求不是很精確，也為了安全起見(jiàn)，在CS2沉積到80-90%之間時(shí)即整定100%，實(shí)際設(shè)定時(shí)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)上調(diào)高液位限值，即能滿足工藝要求。檢驗(yàn)過(guò)程如下：
       （1）從DCS將泵打到手動(dòng)狀態(tài)，開(kāi)泵，現(xiàn)場(chǎng)觀察計(jì)量罐，出來(lái)堿水時(shí)即認(rèn)為CS2已打空，停泵；

          

                             圖2                                                                圖3
                                                          
       （2）打開(kāi)LD134液位計(jì)變送器的上端蓋，將萬(wàn)用表打到20mA直流電流擋，如圖2示接線（或如圖3，并將撥鈕開(kāi)關(guān)打到“1”狀態(tài)）；
       （3）打開(kāi)0%鑰匙鍵，壓住按鈕，保持5s，松開(kāi)，萬(wàn)用表顯示應(yīng)為4mA；
       （4）通過(guò)玻璃視鏡觀察沉降槽中CS2液位積累到90%左右時(shí)，打開(kāi)100%鑰匙鍵，壓住按鈕，保持5s，松開(kāi)，此時(shí)萬(wàn)用表顯示20mA；
       （5）開(kāi)泵，觀察液位計(jì)顯示值的線性，如果線性正常，調(diào)節(jié)DCS中各參數(shù)，將DCS打到自動(dòng)狀態(tài)。
        在整個(gè)校驗(yàn)過(guò)程中，需要注意的是：零點(diǎn)、滿量程的鑰匙按鈕均為雙態(tài)標(biāo)定，即按住時(shí)間若僅為3s時(shí)，認(rèn)為是標(biāo)定斜率，5s后方能確認(rèn)零點(diǎn)、滿量程值，所以時(shí)間一定要掌握好；CS2沉降槽中的CS2大概需要10h才能沉積到90%，所以在標(biāo)定滿量程后，如果泵啟動(dòng)，液位顯示值不變，應(yīng)停泵重新校驗(yàn)一次滿量程點(diǎn)，以確信它已被確認(rèn)，減少不必要的麻煩；使用TEST接線端子時(shí)，到DCS的信號(hào)將被斷開(kāi)，校驗(yàn)完后，應(yīng)將撥鈕開(kāi)關(guān)打回“ON”狀態(tài)。