CN102338652B - 差压式防冻液位计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种差压防冻液位计，将差压计的正相引压管路由冷却塔的一定高度引出，正相引压管路从设备容器的内壁引向底部，被测介质不和差压计的正压室直接接触，其间有空气或氮气作为压力传导，在正相引压管路出冷却塔截止阀后的管路内充入定量的防冻液。通过本发明，有效地解决了正相引压管路冻堵以及被测介质遇温变结晶或有凝聚问题。

Description

差压式防冻液位计

技术领域

本发明涉及一种工业生产中的差压式防冻液位计，特别适用于空气分离装置中空气冷却塔、水冷却塔中的水液位测量及下塔液空、上塔主冷液氧液位的测量。

背景技术

在工业生产中，经常需要对一些设备和容器的液位进行测量和控制。液位测量的主要目的有两个：一是通过液位测量来确保容器的原料、半成品或成品的数量，以保证能连续供应生产中各环节所需的物料或进行经济核算；另一个是通过液位测量，了解液位是否在规定的范围内，以便使生产正常进行，以保证产品的质量、产量和安全生产，如空气装置中的空气冷却塔、水冷却塔的水液位测量就属于这一种。

目前工业生产中使用的液位计主要有两种：一是现场直读式液位计，比如玻璃液位计、磁翻柱液位计等；二是差压液位计（如图1）。差压液位计是利用容器内液位改变时，由液柱高度产生的静压也相应变化的原理而工作。目前用差压计来测量液位时，容器的液相必须要用管路和差压计的正压室相连；在化工生产中，遇到含有杂质、结晶颗粒或有凝聚可能的液体时，用普通的差压变送器就可能引起连接管线的堵塞，此时，需要采用法兰差压变送器。而对于液体空气、液体氧气的液位测量，还要特别注意液相引压管的敷设，液相引压管应以5%的斜度向上倾斜（如图2），并在尽可能地贴近冷箱内壁处敷设。为了防止液位正相侧在5%斜度向上倾斜的引压管线中存在气、液两相的现象，导致液位测量不稳定和误差，所以在正相引压管路向上的拐点处设置一低温液位加热块（如图2中3所示），用来对引压管路上的低温液体进行加热，使液体完全汽化。

上述差压液位计由于结构简单，安装形式多样，适合介质广泛等优点而得到广泛应用。但是，两种液位计也有一个共同的不足，即在冬季时，当测量水等易冻介质时，持续的低温容易导致玻璃冻裂和液位计内的被测介质结冰而无法测量出容器内的液位。目前解决的办法是在液位计外加装伴热蒸汽管道或者电热丝伴热以及其他的伴热系统。因此，设备现场显得杂乱，而且消耗一定的蒸汽或电能。当测量介质对环境温度比较敏感时，低温或高温会使得介质变稠、凝结、汽化、结晶等，会使测量产生误差，测量难度加大，除需要伴热等措施外遇，仍需要采用法兰差压变送器替代普通的差压变送器。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种差压式防冻液位计，在冷却塔的一定高度引出差压计的正负相引压管路，正负相引压管路向上倾斜引出冷却塔并与冷却塔塔壁成75度角在正相引压管路1刚出冷却塔处设置截止阀2，在负相引压管路刚出冷却塔处设置截止阀3，并将正相引压管路1沿冷却塔内壁一直伸向冷却塔底部；

在正常使用过程中，关闭平衡阀6，调校阀4，打开阀2、阀3、阀7、阀8；

当正相引压管路漏气或有多余被测介质进入正相引压管路时，关闭阀7、阀8、阀6，阀2处于打开状态，这时用高于冷却塔内压力的气源接着阀4处，然后打开阀4一段时间，使得外部气体反向进入正相引压管路，直到气体从正相引压管路端部有少许冒出，关闭阀4。

进一步地，被测介质不与差压防冻液压计的正压室直接接触，通过空气或氮气作为压力传导。

进一步地，在正相引压管路出冷却塔截止阀后的管路内充入定量的防冻液。

本发明中的差压式防冻液位计是将差压计的正相引压管路由设备容器的一定高度引出，正相引压管路从设备容器的内壁引向底部，被测介质不和差压计的正压室直接接触，期间有空气或氮气作为压力传导，从而有效地解决了正相引压管路冻堵以及被测介质遇温变结晶或有凝聚问题。

附图说明

图1为现有技术中的差压式液位计。

图2为现有技术中的低温液空差压液位计。 

图3为本发明的内置式差压式防冻液位计。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图3。图3中所示的是以空分装置的空冷塔底部水液位计为例说明本发明的差压是防冻液位计的具体实施方式。根据空气冷却塔底部液位工艺指标L（液位工艺指标L指具体的液位指标，比如：1米、2500mm）要求，选定在1.5L高度在空气冷却塔上引出正负相引压管，正负相引压管路向上倾斜与空气冷却塔塔壁成75度角，在正相引压管路刚出空气冷却塔处设置截止阀2，在负相引压管路刚出空气冷却塔处设置截止阀3，并将正相引压管1沿空气冷却塔内壁一直伸向空气冷却塔底部。在正常使用过程中，关闭平衡阀6，调校阀4，打开阀2、阀3、阀7、阀8即可。当正相引压管漏气或有多余被测介质进入正相引压管时，关闭阀7、阀8、阀6，阀2处于打开状态，这时用高于空气冷却塔内压力的气源接着阀4处，然后打开阀4数秒钟，使得外部气体反向进入正相引压管路，直到气体从正相引压管端部有少许冒出即可，然后关闭阀4。

本差压防冻液位计是将差压计的正相引压管路在距离设备容器的一定高度引出，在紧靠设备处安装控制阀2，正相引压管路1从设备容器的内壁引向底部。这样解决了上述正相引压管路冻堵问题、液体含有杂质以及遇温变被测介质结晶或有凝聚问题。被测介质不和差压计的正压室直接接触，其间有空气或氮气作为压力传导。由于被测介质液柱高度产生的压力相对于容器内的工作压力来讲很小，正压管内压力传导介质可以近似看做不可压缩气体，由此所产生最大负偏差很小（在1%以内），不影响液位对生产指导作用。为尽量减小测量误差，可在正压管出设备容器截止阀后的管路内充入定量的防冻液。

理论推导如下：当容器内气体压力为P₀，被测介质液位高度H为零时，正压管内容积为V₁；当容器内逐渐充入液体使其液位高度为H时，正压管内气体被压缩为V₂，按照理想气体状态方程式：PV=NRT,由于液体充入容器过程中，温度T不变，正压管内的气体摩尔数N不变，则有：PV=NRT 、  V₂=                                                

、 也即L₂= ，L₁为正压管长度，L₂为正压管在承受液柱压力后的充气长度（即被压缩后的有效长度）。

一般在空分装置空冷塔压力为P₀=0.6 MP_a ,液位最高为2米。若假设正压管内气体是不可压缩的，则差压计测得压力应为0.62 MP_a；若将正压管内气体视为理想气体，L₂=

==0.9677 L₁  当L₁为10米时（正压管总长度），L₂=9.677米，则实际差压计测得压力为P_实=0.62-（L₁-L₂）Ρ=0.62-（10-9.677）×100×

×

=0.61677 MP_a  实测偏差为负=0.52%  从以上推导可知，当L₁越小时，所产生的误差越小。

以上所述，仅是本发明的一较佳实例，本发明所主张的权利范围并不局限于此。本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种差压式防冻液位计，其特征在于，根据冷却塔底部液位工艺指标L 要求，在冷却塔的1.5L高度引出差压式防冻液位计的正负相引压管路，正负相引压管路向上倾斜引出冷却塔并与冷却塔塔壁成75度角，在正相引压管路（1）刚出冷却塔处设置第一截止阀（2），在负相引压管路刚出冷却塔处设置第二截止阀（3），并将正相引压管路（1）沿冷却塔内壁一直伸向冷却塔底部；

在正常使用过程中，关闭平衡阀（6），调校阀（4），打开第一截止阀（2）、第二截止阀（3）、第一阀（7）、第二阀（8）；其中，正相引压管路与负相引压管路向上倾斜引出冷却塔一段距离之后，水平引出一段距离，之后垂直向下引入位于冷却塔外部与冷却塔底部平行安置的差压式防冻液位计，在此垂直向下的正相引压管路和负相引压管路之间引出相连通的中间管路，且在该中间管路的中间设置平衡阀（6）；第一阀（7）设置在平衡阀（6）和差压式防冻液位计之间的正相引压管路上，第二阀（8）设置在平衡阀（6）和差压式防冻液位计之间的负相引压管路上；在冷却塔外部垂直向下引出的正相引压管路上，且在平衡阀（6）的上方，水平连通一个管路，该管路水平引出一段距离后垂直向下引出至平衡阀（6）下方且位于第一阀（7）和第二阀（8）上方的位置处，在该位置处设置调校阀（4）；

当正相引压管路漏气或有多余被测介质进入正相引压管路时，关闭第一阀（7）、第二阀（8）、平衡阀（6），第一截止阀（2）处于打开状态，这时用高于冷却塔内压力的气源接着调校阀（4）处，然后打开调校阀（4）一段时间，使得外部气体反向进入正相引压管路，直到气体从正相引压管路端部有少许冒出，关闭调校阀（4）；

其中，被测介质不与差压防冻液压计的正压室直接接触，通过空气或氮气作为压力传导；

其中，在出冷却塔后位于第一截止阀（2）后的正相引压管路内充入定量的防冻液；

其中，所述液位工艺指标L指具体的液位指标。

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