CN105446252B - 气体介入式液位测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液位测量装置，包括液位计本体，液位计本体包括一体式焊接成型的本体测量管、连接法兰及高温旋塞阀，连接法兰固接在所述本体测量管的一端部，高温旋塞阀通过连接法兰与本体测量管连接为一体，高温旋塞阀与连接法兰之间还设置有夹套式伴热管，液位测量装置还包括捅针，捅针由高温旋塞阀插入并贯穿液位计本体。本发明还提供了一种气体介入式液位测量系统，用于反应装置，测量系统包括如上所述的液位测量装置，测量系统还包括液位控制单元和反吹系统。本发明能够稳定实时地控制高粘度、高真空、高温及易结晶的工况条件，解决了安装位置和难于测量等问题。

Description

气体介入式液位测量系统

技术领域

本发明涉及液位测量领域，特别是涉及一种气体介入式液位测量系统。

背景技术

现有技术中液位测量装置已经广泛地运用于PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)装置的酯化反应釜、预缩反应釜及终聚反应釜中。常规的PBT装置的酯化反应釜、预缩反应釜及终聚反应釜在高温、高真空密闭环境物料的控制过程中，具有多种液位测量装置。一般的液位控制装置基本实现了常温、常压、低粘的液位控制，然而对于高粘、高温、高真空状态下，目前所采用的是一种C60的一种放射性物质的液位控制装置和电浮筒位计。放射性物质在克服高温、高粘度高真空的其它液位计的缺点及不足的同时，在使用过程中存在不能测得真实介质料位的缺点。

这种物质经过时间的累积有一定的衰减，并且其产生释放的物质对人体有一定的伤害。当达到一定累计值之后，对人体各个部位会造成不同程度的损害，因此不能达到国家相关部门的环保标准。

另外，在PBT装置的酯化反应釜、预缩反应釜及终聚反应釜中由于釜内装有搅拌和加热盘管或列管，对于目前现有液位计(包括鼓泡液位计)、电浮筒液位计是通过介质的浮力产生的，扭力角行程差转换电信号测量介质的液位。对于复杂的工况条件，电浮筒液位计在应用上存在自身的不足，大致有以下缺点：

一、显示趋势线性不良，控制精度不够，容易漏氧，介质堵塞。

二、机械式安装结构容易造成卡住现象，无法显示介质液位，不能达到控制液位的目的；雷达液位计的原理在于以雷达波的形式，由发射雷达波和接收到反射雷达之差转换信号对介质进行测量，由于介质的聚合物单体雷达液位计难以克服，从而

影响介质液位的测量。

三、安装方式或位置无法实现。

四、测量装置没有一体化全焊接，容易泄漏和反灌，对生产影响。

五、现场操作不当，造成堵塞。

六、没有实现快速拆装，必须现场动火焊接。

七、不能在线维护自动反吹；液位趋势线性不好，难于控制。对于其它液位计无论在精度和使用上，都无法达到现场控制的要求。

综上所述，现有测量系统对于在PBT装置中由于介质的粘度较高，对测量系统要求高的特点，容易堵塞，无法安装(反应釜中有加热盘管或列管)测量不准，不能在线式维护，反应釜中有介质单体聚合物。对人体有辐射作用，不能应用于PBT装置生产中的控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中液位计显示趋势线性不良、介质堵塞、难于安装及易于漏氧等缺陷，提供一种液位测量装置及包括其的气体介入式液位测量系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种液位测量装置，包括液位计本体，其特点在于，所述液位计本体包括本体测量管、连接法兰及高温旋塞阀，所述连接法兰固接在所述本体测量管的一端部，所述高温旋塞阀通过所述连接法兰与所述本体测量管连接为一体，所述高温旋塞阀与所述连接法兰之间还设置有夹套式伴热管，所述本体测量管、所述连接法兰、所述高温旋塞阀及所述夹套式伴热管一体式焊接成型；

所述液位测量装置还包括捅针，所述捅针由所述高温旋塞阀插入并贯穿所述液位计本体。

较佳地，所述伴热管包括呈“T”字形的伴热管接口及伴热套管，所述伴热管接口向外凸出地套接在所述伴热套管的侧部。

较佳地，所述捅针采用高温填料密封。

本发明还提供一种气体介入式液位测量系统，用于反应装置，其特点在于，所述测量系统包括如上所述的液位测量装置，所述液位测量装置中所述液位计本体上远离所述高温旋塞阀的一端与所述反应装置的负压侧相连，所述测量系统还包括：

液位控制单元，用于控制所述反应装置中的液位，所述液位控制单元侧装或顶装于所述反应装置；

反吹系统，用于向所述反应装置中吹入惰性气体，所述反吹系统与所述液位控制单元连通。

较佳地，所述液位控制单元包括：

流量控制器，用于控制调节所述液位控制单元中的气体流量；以及

第一引压管和第二引压管；

所述液位计本体上靠近所述高温旋塞阀的一端通过所述第一引压管连接至所述流量控制器，所述反应装置的顶端通过所述第二引压管连接至所述流量控制器；且所述流量控制器与所述反吹系统相连。

较佳地，所述第一引压管中靠近所述流量控制器处设置有第一真空球阀，所述第二引压管中靠近所述流量控制器处设置有第二真空球阀。

较佳地，所述流量控制器包括整合为一体的第一流量计、第二流量计和变送器，所述变送器的负压侧与所述第二流量计相连，所述变送器的正压侧与所述第一流量计相连；

所述第一引压管连接至所述第一流量计，所述第二引压管连接至所述第二流量计。

较佳地，所述反吹系统包括：

反吹气体罐，用于储存向所述液位测量装置内吹气的惰性气体；

调节装置，用于调节吹入所述液位测量装置的惰性气体量；

控制装置，用于判断所述液位测量装置是否堵塞，从而控制所述调节装置的开合；

压力传感装置，用于感知由所述液位测量装置传递过来的压差，并将压差信号传送到所述控制装置；及

供气管路，用于提供惰性气体，并将所述流量控制器与外部的供气系统连通；

所述反吹气体罐通过第一气体管路与所述供气管路连通，且所述调节装置设置在所述第一气体管路中，位于所述流量控制器和所述反吹气体罐之间；所述控制装置设置在所述调节装置和所述供气管路之间的第二气体管路中，所述压力传感装置设置在所述控制装置和所述供气管路之间，且位于所述第二气体管路中。

较佳地，所述供气管路中还设有止逆阀，所述止逆阀位于所述调节装置和所述压力传感装置之间。

较佳地，所述液位控制单元还包括旁通管路，所述旁通管路的一端连接在所述第二真空球阀和所述第二流量计之间，与所述第二引压管连通；所述旁通管路的另一端连接在所述流量控制器和所述调节装置之间，与所述供气管路连通，所述旁通管路中设置第三真空球阀。

本发明的积极进步效果在于：本发明液位测量装置及包括其的气体介入式液位测量系统改变了以往PBT装置的酯化反应釜、预缩反应釜及终聚反应釜中液位控制装置的缺点和难题，同时实现了防堵塞、防泄漏、防挂料及防反灌的功能。

此外，这种测量系统的液位趋势实时反应精度高，可以在线维护，并且满足高真空的工艺条件，能够稳定实时地控制高粘度、高真空、高温及易结晶的工况条件，解决了安装位置和难于测量的问题。

同时，这种测量系统还能够进行自动反吹装和清理，节约了生产成本。更加有利的是防止了人身伤害和节约了不可再生能源，达到了实现实时稳定控制液位的目的。

附图说明

图1为本发明液位测量装置的结构示意图。

图2为本发明液位测量装置中捅针的结构示意图。

图3为本发明气体介入式液位测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明的较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

图1为本发明液位测量装置的结构示意图。如图1所示，本发明液位测量装置10包括液位计本体，所述液位计本体包括本体测量管11、连接法兰12及高温旋塞阀13，将连接法兰12固接在本体测量管11的一端部，例如采用焊接固定。高温旋塞阀13通过连接法兰12与本体测量管11连接为一体，同时在高温旋塞阀13与连接法兰12之间设置夹套式的伴热管14。本实施例中的本体测量管11、连接法兰12、高温旋塞阀13及夹套式伴热管14一体式焊接成型。这样可以避免以往螺栓连接泄漏的缺点。

特别地，液位测量装置10还包括捅针15，所述捅针由高温旋塞阀13插入并贯穿所述液位计本体。这里的捅针15用在液位计本体可以防止堵塞，进行手动疏通。

图2为本发明液位测量装置中捅针的结构示意图。如图2所示，捅针15优选地采用高温填料密封，并且采用特殊的材料进行精加工制成。捅针15通过氩弧焊151焊接成型，配合高温填料密封可以有效地避免发生捅针10在不使用时气体的泄漏现象。这里的捅针15主要用于防止所述液位计本体堵塞，进行手动疏通，并且采用了夹套式管道，以防止介质由于温度不够造成堵塞的不足。

进一步地，伴热管14包括呈“T”字形的伴热管接口141及伴热套管142，伴热管接口141向外凸出地套接在伴热套管142的侧部。伴热管接口141用于外接用户的伴热管路。伴热管14的作用在于防止物料反置后堆积，进行物料加热液化后，再利用捅针15进行手动疏通，达到管路畅通的效果。

图3为本发明气体介入式液位测量系统的结构示意图。如图3所示，本发明气体介入式液位测量系统主要用于反应装置20，本实施例中以终缩聚反应釜为例，但并不局限于此，还适用于各类酯化反应装置。所述测量系统包括如上所述的液位测量装置10，在液位测量装置10中本体测量管11上远离高温旋塞阀13的一端与反应装置20的负压侧相连。本实施例中，反应装置20的正压侧为其底部，负压侧为其顶部或满点液位处。

同时，所述测量系统还包括：液位控制单元30，用于控制反应装置20(即本实施例中的终缩聚反应釜)中的液位，液位控制单元30侧装或顶装于反应装置20，本实施例中液位控制单元30侧装于反应装置20的下部。反吹系统40，用于向反应装置20中吹入惰性气体，使得反吹系统40与液位控制单元30连通。

其中，优选地，液位控制单元30包括：流量控制器33，用于控制调节液位控制单元30中的气体流量；以及第一引压管31和第二引压管32。本体测量管11上靠近高温旋塞阀13的一端通过第一引压管31连接至流量控制器33。反应装置20的顶端通过第二引压管32连接至流量控制器33，且流量控制器33与反吹系统40相连。

特别地，在第一引压管31中靠近流量控制器33处设置有第一真空球阀35，在第二引压管32中靠近流量控制器33处设置有第二真空球阀34。此处的真空球阀采用卡套式连接方式，通过真空球阀的使用可以进一步地防止管路中气体的泄漏，解决了原有系统中截止阀容易造成气体泄漏的问题。

值得注意的是，此处流量控制器33包括整合为一体的第一流量计332、第二流量计333和变送器331。变送器331的负压侧与第二流量计333相连，而变送器331的正压侧与第一流量计332相连。同时，第一引压管31连接至第一流量计332，第二引压管32连接至第二流量计333。这里，变送器331的作用在于测量第一引压管31和第二引压管32中的压力。第一流量计332和第二流量计333可以采用高精度、小流量的玻璃流量计来控制气体的流量，其作用在于控制并调节气流流量。

其中，反吹系统40包括反吹气体罐41，用于储存向液位测量装置10内吹气的惰性气体，例如氮气等惰性气体。调节装置43，用于调节吹入液位测量装置10的惰性气体量；控制装置42，用于判断液位测量装置10是否堵塞，从而控制调节装置43的开合。压力传感装置44，用于感知由液位测量装置10传递过来的压差，并将压差信号传送到控制装置42；以及供气管路46，用于提供惰性气体，并将流量控制器33与外部的供气系统(图中未示)连通。这里外部的供气系统不属于本发明气体介入式液位测量系统，其沿着图3所示的A方向与供气管路46连通。此处，调节装置43可以选用调节阀，控制装置42优选PLC系统，例如H&B2000PLC系统。所述H&B200PLC系统是由结合气体介入式液位计对气体压力进行接收信号，对调节装置43进行控制，通过充入一定量的惰性气体将堵入本体测量管内的介质进行反吹疏通。

反吹气体罐41通过第一气体管路45与供气管路46连通，且调节装置43设置在第一气体管路45中，位于流量控制器33和反吹气体罐41之间。控制装置42设置在调节装置43和供气管路46之间的第二气体管路48中。压力传感装置44设置在控制装置42和供气管路46之间，且位于第二气体管路48中。

优选地，还可以在供气管路46中还设置止逆阀47，止逆阀47位于调节装置43和压力传感装置44之间。此处，止逆阀47的功能是为了防止反应装置20中发生真空泄漏，因此进行反向截止，从而实现在线式维护，也可以避免停止生产对原料的浪费。

在上述结构的基础上，液位控制单元33还包括增设一个旁通管路38。旁通管路38的一端连接在第二真空球阀34和第二流量计333之间，与第二引压管32连通。旁通管路38的另一端连接在流量控制器33和调节装置之间，与供气管路46连通。在旁通管路38中还设置第三真空球阀37。这里设置旁通管路38可以起到进一步的保障作用，一旦系统发生故障时，可以通过开启旁路管路38进行进一步的反吹，起到清洗缓冲的作用。

另外，在供气管路46中，且在第三真空球阀37和调节装置43之间可以加设一个减压阀36，用于调节经过流量控制器33的气体压力，以防对系统造成损坏。本实施例中的减压阀36优选小口径截止式结构，可以有效控制气体的压力大小。

本发明气体介入式液位测量系统的基本工作原理为：如图3所示，洁净的惰性气体由反吹气体罐41经调节装置43、减压阀36后，微量均匀地送入第一流量计332和第二流量计333，并由第一流量计332和第二流量计333进行定量接入变送器331，同时将惰性气体充入本体测量管11的正、负压侧。当第二引压管32(即反应装置20负压侧的气体管)内气体压力高于第二引压管32下端到液面的液柱静压时，便由本体测量管11的正压侧鼓泡而出。管内经减压阀36补充的气量很小，从而在变送器331上指示出吹气管内的压力。变送器331通过测量正压侧和负压侧的压力进行运算，以测得介质液位。然而，由于应用工况的复杂性，使用不当容易造成液位计本体11正压侧和负压侧的堵塞。因此，本系统充分考虑了在使用不当的情况下，在此基础上加入止逆阀47，调节装置43和控制装置42，当发生介质堵塞时，系统可以自动在线式维护，并利用桶针10进行手动维护。

本发明气体介入式液位测量系统的液位测量原理在于：通过在充满介质的反应装置中，向其正、负压侧充入一定量的气体(氮气或其它惰性气体)，再与接入反应釜中气相口的另外一端负压侧进行比较，根据其差值转换成电信号，以此计算出实际介质的液位值，即测量出反应装置中液位介质的液位。本发明液位测量装置采用了一体化全焊接工艺，并应用了高温旋塞阀、捅针和流量计，结合自动反吹系统构成了气体介入式一体化的液位测量系统。

综上所述，上述结构的液位测量装置及其气体介入式液位测量系统不仅适用于PBT装置的酯化反应，还可以适用于化工石化、纺织化纤PTA(精对苯二甲酸)、聚酯、氨纶、锦纶、工程塑料、尼龙、树脂(PET聚对苯二甲酸乙二醇酯、PBT聚对苯二甲酸丁二醇酯、PTT纤维、PBS聚丁二酸丁二醇酯)、橡胶工业、苯酐、核工业后处理以及水和废水行业等领域。本发明使用范围广、普适性强，解决了各个相关领域中遇到的难于测量的问题，实现稳定实时地控制高粘度、高真空、高温计防易结晶的工况条件。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种气体介入式液位测量系统，用于反应装置，其特征在于，所述测量系统包括：

液位测量装置，包括液位计本体，所述液位计本体包括本体测量管、连接法兰及高温旋塞阀，所述连接法兰固接在所述本体测量管的一端部，所述高温旋塞阀通过所述连接法兰与所述本体测量管连接为一体，所述高温旋塞阀与所述连接法兰之间还设置有夹套式伴热管，所述本体测量管、所述连接法兰、所述高温旋塞阀及所述夹套式伴热管一体式焊接成型；所述液位测量装置还包括捅针，所述捅针由所述高温旋塞阀插入并贯穿所述液位计本体；在所述液位计本体上远离所述高温旋塞阀的一端与所述反应装置的负压侧相连；

液位控制单元，用于控制所述反应装置中的液位，所述液位控制单元侧装或顶装于所述反应装置；

反吹系统，用于向所述反应装置中吹入惰性气体，所述反吹系统与所述液位控制单元连通；

所述反吹系统包括：

反吹气体罐，用于储存向所述液位测量装置内吹气的惰性气体；

调节装置，用于调节吹入所述液位测量装置的惰性气体量；

控制装置，用于判断所述液位测量装置是否堵塞，从而控制所述调节装置的开合；

压力传感装置，用于感知由所述液位测量装置传递过来的压差，并将压差信号传送到所述控制装置；及

供气管路，用于提供惰性气体，并将所述液位控制单元的流量控制器与外部的供气系统连通；

所述反吹气体罐通过第一气体管路与所述供气管路连通，且所述调节装置设置在所述第一气体管路中，位于所述液位控制单元的流量控制器和所述反吹气体罐之间；所述控制装置设置在所述调节装置和所述供气管路之间的第二气体管路中，所述压力传感装置设置在所述控制装置和所述供气管路之间，且位于所述第二气体管路中。

2.如权利要求1所述的气体介入式液位测量系统，其特征在于，所述伴热管包括呈“T”字形的伴热管接口及伴热套管，所述伴热管接口向外凸出地套接在所述伴热套管的侧部。

3.如权利要求2所述的气体介入式液位测量系统，其特征在于，所述捅针采用高温填料密封。

4.如权利要求1所述的气体介入式液位测量系统，其特征在于，所述液位控制单元包括：

流量控制器，用于控制调节所述液位控制单元中的气体流量；以及

第一引压管和第二引压管；

所述液位计本体上靠近所述高温旋塞阀的一端通过所述第一引压管连接至所述流量控制器，所述反应装置的顶端通过所述第二引压管连接至所述流量控制器；且所述流量控制器与所述反吹系统相连。

5.如权利要求4所述的气体介入式液位测量系统，其特征在于，所述第一引压管中靠近所述流量控制器处设置有第一真空球阀，所述第二引压管中靠近所述流量控制器处设置有第二真空球阀。

6.如权利要求5所述的气体介入式液位测量系统，其特征在于，所述流量控制器包括整合为一体的第一流量计、第二流量计和变送器，所述变送器的负压侧与所述第二流量计相连，所述变送器的正压侧与所述第一流量计相连；

所述第一引压管连接至所述第一流量计，所述第二引压管连接至所述第二流量计。

7.如权利要求1所述的气体介入式液位测量系统，其特征在于，所述供气管路中还设有止逆阀，所述止逆阀位于所述调节装置和所述压力传感装置之间。

8.如权利要求6所述的气体介入式液位测量系统，其特征在于，所述液位控制单元还包括旁通管路，所述旁通管路的一端连接在所述第二真空球阀和所述第二流量计之间，与所述第二引压管连通；所述旁通管路的另一端连接在所述流量控制器和所述调节装置之间，与所述供气管路连通，所述旁通管路中设置第三真空球阀。