CN111337101A - 液位测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液位测量技术领域，具体地涉及一种液位测量装置。其中液位测量装置用于形成有负压侧取压口和正压侧取压口的待测容器的液位测量，液位测量装置包括：压差变送器，包括正压侧接口和负压侧接口；负压侧取压管路，一端通过负压侧取压口与待测容器的内腔连通，另一端与负压侧接口连接；正压侧取压管路，一端经正压侧取压口伸入至待测容器的内腔，并具有朝下设置的开口，另一端与正压侧接口连接；正压侧吹扫管路，出气端与正压侧取压管路连接，正压侧吹扫管路设置为用于向正压侧取压管路内部吹扫高压气体并在开口处充满大量吹扫气。该液位测量装置可以避免取压口和根部阀堵塞、提高测量稳定性、降低维护成本、避免变送器膜片鼓包。

Description

液位测量装置

技术领域

本发明涉及液位测量技术领域，具体地涉及一种液位测量装置。

背景技术

在煤化工气化系统中，粉煤通过主烧嘴进入气化炉反应室，在高温火焰下进行气化反应。热合成气和液态渣离开气化炉反应室，一起向下流动至气化炉激冷室。在激冷室中合成气被外界注入的激冷水冷却。液态渣在激冷室底部冷却成为固态渣。降温后的合成气和熔渣进入激冷室底部，激冷室维持一定的液位，合成气以鼓泡方式通过激冷室内，经激冷室冷却和除尘后的合成气，通过气化炉合成气出口送往合成气洗涤工序。渣沉积在激冷室底部，固化成颗粒状，随后进入除渣工序。

在整个气化系统的洗涤单元和气化炉激冷室内，最重要的控制参数就是液位。液位显示偏高，会造成合成气大量带水，影响下游装置。液位显示偏低，会造成未经洗涤的合成气直接进入下游装置，未洗涤气体，造成下游堵塞，液位近一步降低，甚至会造成高压合成气串到黑水闪蒸，严重影响装置的安全运行。因此，液位准确测量，对于气化系统极为重要。

目前，国内主流气化炉(如航天炉、Shell炉、水煤浆气化炉、GSP炉、神宁炉)均采用根部阀取压和冲洗水直接冲洗的传统差压式测量方法，这种方法存在以下问题：对冲洗水水质要求高，如果冲洗水水质差，冲洗水管容易堵塞，造成显示不准的情况；在每次停车后都需要对变送器进行拆检，清理取压口和根部阀，增加相关维护成本；变送器膜片直接与测量介质接触，在测量一些含氢或卤化物的情况下，容易发生氢萃现象，导致变送器膜片鼓包。这些问题严重制约气化系统的生产效率和经济效益。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的取压口和根部阀易堵塞、运行周期内的测量稳定性差、停车后需要对取压口和根部阀进行清洗、增加维护工作量和维护成本、容易发生氢萃现象、导致变送器膜片鼓包的技术问题，提供一种液位测量装置，该液位测量装置可以避免取压口和根部阀堵塞的情况、提高运行周期内的测量稳定性、降低维护供工作量和维护成本、可以避免变送器膜片鼓包。

为了实现上述目的，本发明提供一种液位测量装置，用于形成有负压侧取压口和正压侧取压口的待测容器的液位测量，所述液位测量装置包括：压差变送器，所述压差变送器包括正压侧接口和负压侧接口；负压侧取压管路，所述负压侧取压管路的一端通过所述负压侧取压口与所述待测容器的内腔连通，所述负压侧取压管路的另一端与所述负压侧接口连接；正压侧取压管路，所述正压侧取压管路的一端经所述正压侧取压口伸入所述待测容器的内腔，并具有朝下设置的开口，所述正压侧取压管路的另一端与所述正压侧接口连接；以及正压侧吹扫管路，所述正压侧吹扫管路的出气端与所述正压侧取压管路连通，所述正压侧吹扫管路设置为用于向所述正压侧取压管路内部吹扫高压气体并使所述开口处充满吹扫气，以通过所述吹扫气阻止所述待测容器内的液体介质进入所述正压侧取压管路中。

优选地，所述开口形成为口径向下逐渐增大的喇叭状。

优选地，所述正压侧取压管路上设置有正压侧根部阀和正压侧吹扫环，所述正压侧吹扫环设置于所述正压侧根部阀远离所述正压侧取压口的一侧，所述正压侧吹扫管路与所述正压侧吹扫环连接。

优选地，所述负压侧取压管路上设置有负压侧根部阀和负压侧吹扫环，所述负压侧吹扫环设置于所述负压侧根部阀远离所述负压侧取压口的一侧。

优选地，所述液位测量装置包括负压侧清洗管路，所述负压侧清洗管路与所述负压侧根部阀靠近所述负压侧取压口的一侧连通。

优选地，所述负压侧清洗管路与所述负压侧取压管路通过管道三通连接，所述负压侧根部阀设置于所述管道三通的上方，使得所述负压侧清洗管路与所述负压侧取压口同轴。

优选地，与所述负压侧清洗管路同轴的所述负压侧取压管路的内径与所述负压侧清洗管路的内径相同。

优选地，所述液位测量装置包括负压侧吹扫管路，所述负压侧吹扫管路的出气端与所述负压侧吹扫环连接。

通过上述技术方案，在测量时，通过正压侧吹扫管路向正压侧取压管路内引入高压气体，使正压侧取压管路的位于待测容器内的开口处充满气体，根据力平衡原理，待测容器内的液面将会维持在开口处，由于气液不相融，气体密度低于液体密度，当吹扫气压力高于开口处的液面压力时，高出的气体压力会以气泡的形式排出开口。由于开口内都是气体，渣水介质无法进入到正压侧取压管路内，从而将所述待测容器内部的液体介质与压差变送器隔绝开，从根本上避免了正压侧取压口出现堵塞的情况，避免每次停车的拆检工作，降低维护成本；同时避免了压差变送器膜片和卤化物、氢气等介质直接接触发生氢萃现象，可以有效的解决压差变送器膜片鼓包的问题，提高了压差变送器的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的液位测量装置与待测容器组合后的一种实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1、压差变送器主体；2、负压侧取压管路；3、正压侧取压管路；4、负压侧清洗管路；5、负压侧根部阀；6、高压氮截止阀；7、正压侧吹扫管路；8、正压侧吹扫环；9、正压侧根部阀；10、管道三通；11、开口；12、负压侧吹扫环；13、负压侧吹扫管路；14、待测容器；15、液位；16、负压侧取压口；17、正压侧取压口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的“上、下、左、右”等方位词通常是指附图所示的方位而言。

本发明提供一种液位测量装置，用于形成有负压侧取压口16和正压侧取压口17的待测容器14的液位测量，尤其适用于气化炉等测量介质较脏容易堵塞取压口的待测容器的液位测量。所述液位测量装置包括：压差变送器，所述压差变送器包括正压侧接口和负压侧接口；负压侧取压管路2，所述负压侧取压管路2的一端通过所述负压侧取压口16与所述待测容器14的内腔连通，所述负压侧取压管路2的另一端与所述负压侧接口连接；正压侧取压管路3，所述正压侧取压管路3的一端经所述正压侧取压口17伸入所述待测容器14的内腔，并具有朝下设置的开口11，所述正压侧取压管路3的另一端与所述正压侧接口连接；以及正压侧吹扫管路7，所述正压侧吹扫管路7的出气端与所述正压侧取压管路3连通，所述正压侧吹扫管路7设置为用于向所述正压侧取压管路3内部吹扫高压气体并使所述开口11处充满吹扫气，以通过所述吹扫气阻止所述待测容器14内的液体介质进入所述正压侧取压管路3中。具体地，负压侧取压管路2的一端通过所述负压侧取压口16与所述待测容器14内腔中位于液体介质上方的气体所在的区域连通；所述正压侧取压管路3的一端经所述正压侧取压口17与所述液体介质所在的区域连通。

通过上述技术方案，在测量时，通过正压侧吹扫管路7向正压侧取压管路3内引入高压气体，使正压侧取压管路的位于待测容器14内的开口11处充满气体，根据力平衡原理，待测容器14内的液面将会维持在开口处，由于气液不相融，气体密度低于液体密度，当吹扫气压力高于开口11处的液面压力时，高出的气体压力会以气泡的形式排出开口11。由于开口11内都是气体，渣水介质无法进入到正压侧取压管路3内，从而将所述待测容器14内部的液体介质与压差变送器隔绝开，从根本上避免了正压侧取压口17出现堵塞的情况，避免每次停车的拆检工作，降低维护成本；同时避免了压差变送器膜片和卤化物、氢气等介质直接接触发生氢萃现象，可以有效的解决压差变送器膜片鼓包的问题，提高了压差变送器的使用寿命。

优选地，所述正压侧吹扫管路7设置为用于吹扫高压氮气，所述正压侧吹扫管路7上设置有高压氮截止阀6。

作为一种实施方式，所述压差变送器包括压差变送器主体1、负压侧细管、正压侧细管、负压侧法兰以及正压侧法兰，负压侧细管和正压侧细管内充满流体。所述负压侧法兰的一侧通过所述负压侧细管连接至所述压差变送器主体1的负压端，所述负压侧法兰的另一侧与所述负压侧取压管路2连接，所述负压侧法兰为所述压差变送器的负压侧接口；所述正压侧法兰的一侧通过所述正压侧细管连接至所述压差变送器主体1的正压端，所述正压侧法兰的另一侧与所述正压侧取压管路3连接，所述正压侧法兰为所述压差变送器的正压侧接口。具体地，正压侧取压口17和负压侧取压口16处的压力分别通过正压侧取压管路3和负压侧取压管路2传输至正压侧法兰和负压侧法兰处，并进一步通过充满流体的正压侧细管和负压侧细管传输至所述差压变送器主体的正压端和负压端。优选地，所述差压变送器的水平位置低于所述负压侧法兰，以形成正落差压。

作为一种实施方式，如图1所示，所述开口11形成为口径向下逐渐增大的喇叭状。在实际应用中，所述开口11还可以为其他形状，所述开口11的尺寸、大小及形状，不影响测量的效果。

作为一种实施方式，如图1所示，所述正压侧取压管路3上设置有正压侧根部阀9和正压侧吹扫环8，所述正压侧吹扫环8设置于所述正压侧根部阀9远离所述正压侧取压口17的一侧，所述正压侧吹扫管路7与所述正压侧吹扫环8连接。所述正压侧法兰与所述正压侧吹扫环8通过螺栓连接。

作为一种实施方式，所述负压侧取压管路2上设置有负压侧根部阀5和负压侧吹扫环12，所述负压侧吹扫环12设置于所述负压侧根部阀5远离所述负压侧取压口16的一侧。优选地，负压侧根部阀5和负压侧吹扫环12依靠螺栓连接。

作为一种实施方式，所述液位测量装置包括负压侧清洗管路4，所述负压侧清洗管路4与所述负压侧根部阀5靠近所述负压侧取压口16的一侧连通。

作为一种实施方式，所述负压侧清洗管路4与所述负压侧取压管路2通过管道三通10连接，所述负压侧根部阀5设置于所述管道三通10的上方，使得所述负压侧清洗管路4与所述负压侧取压口16同轴。如图1所示，位于所述管道三通10左侧的所述负压侧取压管路2与位于所述管道三通10右侧的所述负压侧清洗管路4同轴。所述负压侧清洗管路4设置为用于冲洗所述负压侧取压口16。现有的清洗管路通常采用吹扫环连接，吹扫环连接口一般为1/2寸，因此导致清洗管路的尺寸较小，冲洗水流量小，容易导致根部阀堵塞。在停车后，根部阀因冲洗水量小，无法冲洗干净，每次停车需要下线压差变送器，清理根部阀结垢，并且冲洗水需要常冲，浪费大量的脱盐水。上述设计中，负压侧清洗管路4通过管道三通10与负压侧取压管路2连接，而不是通过吹扫环连接，因此，可以使用较大尺寸的清洗管路，加大冲洗水的流量，可以提高冲洗效果；同时将负压侧根部阀5设置于管道三通10的上方，可以使负压侧清洗管路4不通过负压侧吹扫环12也能够对负压侧根部阀5进行冲洗。这样的设计不需要停车后进行维护。

优选地，负压侧取压口16和管道三通10依靠螺栓连接；管道三通10和负压侧根部阀5依靠螺栓连接；管道三通10和负压侧清洗管路4依靠螺栓连接。

作为一种实施方式，与所述负压侧清洗管路4同轴即位于管道三通10左侧的所述负压侧取压管路2的内径与所述负压侧清洗管路4的内径相同。与优选地，与所述负压侧清洗管路4同轴水平方向的管道三通10的内径与所述负压侧清洗管路4的内径相同。

作为一种实施方式，所述液位测量装置包括负压侧吹扫管路13，所述负压侧吹扫管路13的出气端与所述负压侧吹扫环12连接。如图1所示，所述负压侧吹扫管路13与所述正压侧吹扫管路7并联，负压侧吹扫管路13用于吹扫高压氮气，所述负压侧吹扫管路13上设置有高压氮截止阀6。负压侧吹扫管路13的设计可以使压差变送器膜片避免直接与测量介质接触，当在测量一些含氢或卤化物的情况下，避免因氢萃现象导致压差变送器膜片鼓包的情况，通过负压侧吹扫管路13吹扫的吹扫气来隔绝压差变送器与测量介质，达到保护差压变送器膜片目的。

当设备不允许动焊时，位于正压侧根部阀9左侧的正压侧取压管路3与正压侧根部阀9之间采用双面密封法兰中间套管的形式，并依靠螺栓连接。正压侧根部阀9和正压侧吹扫环8依靠螺栓连接。正压侧吹扫环8和正压侧吹扫管路7依靠终端卡套连接。正压侧吹扫环8和差压变送器的正压侧法兰依靠螺栓连接。

工作时，通过正压侧吹扫管路7引入高压气体，在待测容器14内的喇叭状开口11内充满气体，由于气液不相融，气体密度低于液体密度，喇叭状开口11内充满大量吹扫气，将渣水等易堵塞介质排出喇叭状开口11。根据力平衡原理，液面将会维持在喇叭状开口11底端，如果喇叭状开口11内的气体压力高于测量液面的压力，高出的气体压会力以气泡的形式排出喇叭状开口11。由于整个喇叭状开口11内都是气体，渣水介质无法进入到喇叭状开口11内，从根本上避免了正压侧取压口17出现堵塞的情况。通过负压侧清洗管路4引入大量高压冲洗水进行定期冲洗，将负压侧取压口16和负压侧根部阀5内的积渣，冲入气化炉内。避免大量的灰堵塞负压侧取压口16。同时通过负压侧吹扫管路13引入吹扫气，通过负压侧吹扫管路13将吹扫气通入负压侧取压口16，避免较脏介质进入负压侧取压口16，避免负压侧根部阀5堵塞，保护压差变送器膜片。

本液位测量装置改善了压差变送器的测量环境，因此，可以使用导压管式变送器价格为4000，传统测量方法使用双法兰镀金或金刚膜片变送器价格为30000～50000；传统测量方法使用镀金膜片变送器，由于和卤化物、氢气等介质接触，容易发生氢萃现象，一般使用寿命在2年，同时无法保证在整个运行周期内的正常测量，一般只能正常测量30天，30天后液位15显示波动大。本液位测量装置避免了与测量介质接触，大大提高了变送器的使用寿命。本液位测量装置解决了取压口和根部阀堵塞问题，从而避免每次停车的拆检工作(停车后对变送器进行拆检，清理取压口和根部阀，增加相关维护成本为1000元/台次)。由于本液位测量装置准确测量周期长，可以满足气化炉在整个运行周期内的测量稳定，避免了因液位15测量不准确造成的气化系统联锁跳车(跳车一次损失30万)。由于避免了因液位15测量不准导致的跳车，减少合成气放空火炬，降低二氧化碳、硫化氢、氮化物等物质排放，保护生态环境。本液位测量装置的负压侧清洗管路4只针对负压侧取压口16和负压侧根部阀5，因此只需要定期冲洗，与传统长期冲洗方法相比，节水优势明显。本液位测量装置，可以有效的解决气化炉长周期液位15无法测量，变送器膜片鼓包的问题，同时对冲洗水水质无要求，停车时免维护，从而做到提高变送器寿命，降低维护成本，提高测量准确性，提高气化系统生产效率和经济效益。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液位测量装置，用于形成有负压侧取压口(16)和正压侧取压口(17)的待测容器(14)的液位测量，其特征在于，所述液位测量装置包括：

压差变送器，所述压差变送器包括正压侧接口和负压侧接口；

负压侧取压管路(2)，所述负压侧取压管路(2)的一端通过所述负压侧取压口(16)与所述待测容器(14)的内腔连通，所述负压侧取压管路(2)的另一端与所述负压侧接口连接；

正压侧取压管路(3)，所述正压侧取压管路(3)的一端经所述正压侧取压口(17)伸入所述待测容器(14)的内腔，并具有朝下设置的开口(11)，所述正压侧取压管路(3)的另一端与所述正压侧接口连接；以及

正压侧吹扫管路(7)，所述正压侧吹扫管路(7)的出气端与所述正压侧取压管路(3)连通，所述正压侧吹扫管路(7)设置为用于向所述正压侧取压管路(3)内部吹扫高压气体并使所述开口(11)处充满吹扫气，以通过所述吹扫气阻止所述待测容器(14)内的液体介质进入所述正压侧取压管路(3)中。

2.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述开口(11)形成为口径向下逐渐增大的喇叭状。

3.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述正压侧取压管路(3)上设置有正压侧根部阀(9)和正压侧吹扫环(8)，所述正压侧吹扫环(8)设置于所述正压侧根部阀(9)远离所述正压侧取压口(17)的一侧，所述正压侧吹扫管路(7)与所述正压侧吹扫环(8)连接。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的液位测量装置，其特征在于，所述负压侧取压管路(2)上设置有负压侧根部阀(5)和负压侧吹扫环(12)，所述负压侧吹扫环(12)设置于所述负压侧根部阀(5)远离所述负压侧取压口(16)的一侧。

5.根据权利要求4所述的液位测量装置，其特征在于，所述液位测量装置包括负压侧清洗管路(4)，所述负压侧清洗管路(4)与所述负压侧根部阀(5)靠近所述负压侧取压口(16)的一侧连通。

6.根据权利要求5所述的液位测量装置，其特征在于，所述负压侧清洗管路(4)与所述负压侧取压管路(2)通过管道三通(10)连接，所述负压侧根部阀(5)设置于所述管道三通(10)的上方，使得所述负压侧清洗管路(4)与所述负压侧取压口(16)同轴。

7.根据权利要求6所述的液位测量装置，其特征在于，与所述负压侧清洗管路(4)同轴的所述负压侧取压管路(2)的内径与所述负压侧清洗管路(4)的内径相同。

8.根据权利要求4所述的液位测量装置，其特征在于，所述液位测量装置包括负压侧吹扫管路(13)，所述负压侧吹扫管路(13)的出气端与所述负压侧吹扫环(12)连接。

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