一、本文概述
凝結(jié)水液位計(jì)在各類生產(chǎn)罐區(qū)是一種特別常見(jiàn)的液位儀表，不僅適合于現(xiàn)場(chǎng)液位數(shù)據(jù)的直接觀測(cè)，也方便通過(guò)配置相應(yīng)的遠(yuǎn)傳裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，讀數(shù)直觀、觀測(cè)無(wú)盲區(qū)、安裝使用維修方便，且液位指示器與測(cè)量介質(zhì)完全隔離等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在石油、化工、電力、冶金、醫(yī)藥等行業(yè)的液位測(cè)量中。但對(duì)于在環(huán)境溫度很低的煉油廠液化汽球罐區(qū)，目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的磁浮子液位計(jì)，存在很多安全問(wèn)題，特別是低溫凍結(jié)浮球?qū)е聼o(wú)法顯示液位的問(wèn)題，
其工作原理源于浮力和磁性耦合。以前傳統(tǒng)老式產(chǎn)品都是采用下端浮子腔為一盲腸結(jié)構(gòu)不過(guò)由種種原因，其設(shè)備盲腸在在石油石化系統(tǒng)是一大安全隱患，因?yàn)楣艿乐袦y(cè)量介質(zhì)的具有腐蝕性雜質(zhì)的積聚會(huì)對(duì)該處焊縫產(chǎn)生應(yīng)力，腐蝕開(kāi)裂；并且長(zhǎng)期測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量介質(zhì)中的水分會(huì)在該處沉降，冬季來(lái)臨時(shí)溫度過(guò)低，便會(huì)產(chǎn)生凍凝的風(fēng)險(xiǎn)，這些隱患時(shí)刻威脅著企業(yè)的安全。筆者通過(guò)本文提出了一種新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，它其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)摒棄了傳統(tǒng)的盲腸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以*大限度地減少測(cè)量管內(nèi)的腐蝕性雜質(zhì)的沉積，減少浮球室內(nèi)積水，以防止浮球被浮球室內(nèi)的積水凍住，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷、使用安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。徹底克服了老式磁浮子液位計(jì)的一些缺點(diǎn)，特別適用于煉油、化工廠球罐裝置上的液位測(cè)量。

二、結(jié)構(gòu)原理與工作方式
磁浮子液位計(jì)主要由主導(dǎo)管、液位指示器、磁浮球、排污閥等部件組成。該系列液位計(jì)是根據(jù)液體對(duì)磁性浮子產(chǎn)生浮力及磁性耦合的原理設(shè)計(jì)和制造的。磁性浮子置于不導(dǎo)磁的主導(dǎo)管內(nèi)，通過(guò)主導(dǎo)管內(nèi)介質(zhì)的浮力作用，使浮子隨著液位上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)主導(dǎo)管外的液位指示器作同步升降來(lái)顯示液體的位置。該系列產(chǎn)品除了配上指示標(biāo)尺作就地指示外，還可以配備報(bào)警開(kāi)關(guān)和信號(hào)遠(yuǎn)傳裝置，前者作高低報(bào)警用，后者可將液位轉(zhuǎn)換成4 ～ 20mA 的直流信號(hào)送到接收儀表，并有隔爆和本安2 種結(jié)構(gòu)供選擇。
三、現(xiàn)狀分析及存在的問(wèn)題
作為一種廣泛應(yīng)用于石油化工等行業(yè)的承壓儲(chǔ)存設(shè)備，球罐具有應(yīng)力分布均勻、同體積下使用材料*少、占地面積小、規(guī)格從50m3 ～ 10 萬(wàn)m3 應(yīng)有盡有等優(yōu)點(diǎn)[2]，因而在球罐上的液位測(cè)量顯得日益重要。近年來(lái)，液化氣球罐和其他壓力儲(chǔ)罐的就地液位測(cè)量，在油氣儲(chǔ)運(yùn)部門(mén)是個(gè)棘手的問(wèn)題，多數(shù)還是一直沿用玻璃板液位計(jì)人工觀測(cè)。這種方法缺點(diǎn)較多:
①如玻璃板液位計(jì)本身的質(zhì)量不高，包括閥門(mén)、管接頭等，常會(huì)發(fā)生泄漏；
②在液化氣輸送中因管道和罐體被硫化物腐蝕， 生成的雜質(zhì)常堵塞玻璃板液位計(jì)；
③ 測(cè)量結(jié)果誤差較大?，F(xiàn)在正逐漸選用基于磁耦合原理設(shè)計(jì)的凝結(jié)水液位計(jì)代替玻璃板液位計(jì)，此液位計(jì)是基于阿基米德定理，磁性浮子在液體中產(chǎn)生浮力，根據(jù)磁鐵同性相斥，異性相吸的性質(zhì)制成[3]。但傳統(tǒng)的凝結(jié)水液位計(jì)也存在一些弊端，如其下端浮子腔為盲腸結(jié)構(gòu)，設(shè)備盲腸在石油石化系統(tǒng)是1 個(gè)大的安全隱患，介質(zhì)腐蝕物的積聚對(duì)該處焊縫產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，介質(zhì)中的水分在該處沉降，冬季有產(chǎn)生凍凝的風(fēng)險(xiǎn)，這些隱患時(shí)刻威脅著企業(yè)的安全。
四、方案設(shè)計(jì)介紹
無(wú)盲腸凝結(jié)水液位計(jì)，
是*新研發(fā)的一種新型磁性液位儀表，如圖1 所示。

圖1 無(wú)盲腸凝結(jié)水液位計(jì)
它采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并充分利用了防凍凝結(jié)水液位計(jì)和磁性真空液位計(jì)2 個(gè)**產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，徹底克服了老式凝結(jié)水液位計(jì)的一些缺點(diǎn)，特別適用于煉油、化工廠球罐裝置上液位的測(cè)量。其浮子腔的設(shè)計(jì)，消除了盲腸結(jié)構(gòu)帶來(lái)的應(yīng)力腐蝕、結(jié)垢、凍凝問(wèn)題。本實(shí)用新型技術(shù)方案所能達(dá)到的有益效果是：由于液相連接管與排污管的底側(cè)部相連通，貯存罐處在低溫環(huán)境下也無(wú)需外部加熱，當(dāng)貯存罐內(nèi)液體介質(zhì)的液位低于主導(dǎo)管的液相連接孔時(shí)，液體介質(zhì)可全部回流至貯存罐內(nèi)，不會(huì)滯留在主導(dǎo)管內(nèi)，也就不會(huì)出現(xiàn)液體介質(zhì)結(jié)冰凝固浮球而無(wú)法顯示液位的現(xiàn)象，保證了凝結(jié)水液位計(jì)在低溫環(huán)境下仍能正常使用。頂端浮子腔的設(shè)計(jì)、浮子上浮的氣阻尺寸均經(jīng)過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)，測(cè)量精準(zhǔn)達(dá)到100% 準(zhǔn)確，如圖2 所示。

圖2 上端經(jīng)過(guò)氣阻設(shè)計(jì)
下連通管與容器接管為同一平面，介質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生沉積物，避免普通液位計(jì)經(jīng)常清洗易燃易爆介質(zhì)帶來(lái)的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。
防凍凝結(jié)水液位計(jì)。其原理為真空隔溫結(jié)構(gòu)，夏季防曬，冬季防凍，主體管采用厚壁設(shè)計(jì)，保證內(nèi)外壓差的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。對(duì)冬季無(wú)熱源伴熱或伴熱溫度對(duì)介質(zhì)產(chǎn)生汽化的場(chǎng)合特別適用。防凍凝結(jié)水液位計(jì)，包括有主導(dǎo)管、磁浮球、法蘭盤(pán)和排污閥，磁浮球位于主導(dǎo)管內(nèi)，主導(dǎo)管的壁殼由內(nèi)外雙層壁殼體構(gòu)成，在該內(nèi)外雙層壁殼體之間形成密閉的腔室；主導(dǎo)管上開(kāi)設(shè)有汽相連接孔和液相連接孔，該汽相連接孔和液相連接孔將主導(dǎo)管的內(nèi)部與外部相連通；主導(dǎo)管上還設(shè)置有抽負(fù)壓管，該抽負(fù)壓管與密閉的腔室相連通，密閉的腔室由環(huán)繞的側(cè)壁腔室和與其相連通的底部腔室構(gòu)成。
磁性真空液位計(jì)，主要包括主導(dǎo)管、液位顯示器和磁浮球。主導(dǎo)管壁殼由雙層殼體構(gòu)成，在該雙層殼體之間形成密閉的腔室，主導(dǎo)管上開(kāi)設(shè)有汽相連接孔和液相連接孔，該汽相連接孔和液相連接孔將主導(dǎo)管的內(nèi)部與外部相連通。本實(shí)用新型技術(shù)采用上述解決方案所能達(dá)到的有益效果是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，將主導(dǎo)管的壁殼制作成其間設(shè)有腔室的雙層殼體，再將該腔室抽成真空，如圖3 所示。

圖3 抽真空和無(wú)盲腸設(shè)計(jì)
這樣就可以通過(guò)該真空的腔室將主導(dǎo)管外的環(huán)境溫度隔絕在主導(dǎo)管外，使得主導(dǎo)管內(nèi)的液體在低溫環(huán)境下無(wú)需通過(guò)外部加熱來(lái)防止其凝固，在高溫環(huán)境下某些液體介質(zhì)也不會(huì)產(chǎn)生影響。
五、無(wú)盲腸凝結(jié)水液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)分析
1) 產(chǎn)品外型美觀、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷、精致合理。
2) 主導(dǎo)管內(nèi)上下都裝有保護(hù)彈簧，可防止浮球撞壞。
3) 下法蘭旁管采用獨(dú)特的無(wú)盲腸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以*大限度地減少浮球室內(nèi)積水，以防止浮球被浮球室內(nèi)的積水凍住。
4) 主導(dǎo)管采用獨(dú)特的抽真空技術(shù)，達(dá)到絕熱保溫的作用，特別適用于低溫工況下使用。
5) 采用稀土材料特制的磁鋼，磁力強(qiáng)且不易退磁。
6) 獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以使主導(dǎo)管內(nèi)的沉積物直接通過(guò)下連接法蘭進(jìn)入罐內(nèi)，不用清洗。
7) 頂端浮子腔的設(shè)計(jì)，浮子上浮的氣阻尺寸均經(jīng)過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)，測(cè)量精準(zhǔn)達(dá)到100% 準(zhǔn)確。
六、應(yīng)用效果及前景
該產(chǎn)品經(jīng)過(guò)了近一年的試用，各種性能指標(biāo)完全達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，并在石化公司油品車間等場(chǎng)所投入使用，效果良好。不僅使產(chǎn)品質(zhì)量和合格率得到了提升，而且大大提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性，同時(shí)也降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。目前已在**多個(gè)煉油廠油品車間進(jìn)行推廣應(yīng)用，成效顯著。