江蘇淮河化工有限公司2#～6#氨罐(臥式儲罐)液位顯示不準，受環(huán)境溫度影響大，不利于生產(chǎn)成本的有效控制及績(jì)效考核。氨罐液位測量配置了現場(chǎng)磁翻板液位計以及遠傳差壓液位計，目前生產(chǎn)中主要靠現場(chǎng)磁翻板液位計得出讀數后，查液位噸位對照表得庫存量*為不便。

1、2種液位計誤差來(lái)源分析

1.1磁翻板液位計原理及誤差來(lái)源

磁翻板液位計與氨罐旁通管相連接，罐與旁通管之間組成了1個(gè)U形管，其關(guān)系式為:

h1×d1=h2×d2   (1)

式中：h1---氨罐內液氨的液位；

d1---氨罐內液氨的密度；

h2---磁翻板內的液位；

d2---磁翻板內液氨的密度。

通常情況下，氨罐內液氨溫度t1等于旁通管內液氨溫度t2，即d1=d2，則h1=h2，則通過(guò)磁翻板液位h2便可知h1；但是，磁翻板液位計受環(huán)境溫度影響大，因t1≠t2，則d1≠d2，于是h1≠h2，使磁翻板液位計誤差產(chǎn)生，受環(huán)境溫度影響大。

1.2差壓液位計及誤差來(lái)源

差壓液位計是基于液體連通器原理和液體靜壓力原理來(lái)測量液體的液位，其測量系統示意如圖1所示。其關(guān)系式為：

H=△P/(Q液氨－Q硅油)+H0   (2)

式中：△P---差壓計測量的差壓；

Q液氨---液氨密度；

Q硅油---硅油密度，隨環(huán)境溫度變化小，取0.93；

H0---差壓液位計的安裝高度。

由式(2)可看出，差壓液位計主要誤差來(lái)源于△P，Q液氨和H0。

2、改進(jìn)方案

通過(guò)以上誤差的來(lái)源分析，分別對目前使用的2種液位計進(jìn)行如下調整。

2.1磁翻板液位計

由于磁翻板液位計受溫度影響較大，尤其是磁翻板保溫不好，誤差*大，不能準確計量每班產(chǎn)量，白班(8h)*大誤差達8～9t；但磁翻板液位計容易安裝和維修，易于對磁翻板標尺的零點(diǎn)進(jìn)行校正，便于觀(guān)察液面變化，故保留原來(lái)磁翻板液位計，并進(jìn)行重新保溫，僅作參考。

2.2差壓液位計

差壓液位計主要誤差來(lái)源于△P，Q液氨和H0，因△P誤差主要來(lái)源于差壓計本身的誤差，如產(chǎn)品合格，誤差在可接受范圍之內，故需要修正的是差壓液位計的安裝高度H0以及液氨密度Q液氨。

2.2.1安裝高度H0

通過(guò)實(shí)際測量，2#～6#氨罐差壓液位計安裝在磁翻板液位計雙法蘭下法蘭位置，低于氨罐位置，即H0為負數。2#～6#氨罐差壓液位計的安裝高度分別為－17，－15，－15，－15和－15cm。

2.2.2液氨密度Q液氨

因液氨密度受溫度影響大，且每個(gè)氨罐的保溫效果也有差異，故如需準確測量氨罐液位，必須引入溫度測量。對2#～6#氨罐分別進(jìn)行卸壓，并引入熱電偶遠傳至DCS系統，對密度進(jìn)行修正，修正公式為Q液=0.639－0.00145t。經(jīng)過(guò)以上修正，2#～6#氨罐液位修正計算公式如表1所示。

2.3用差壓測量的液位來(lái)計量氨罐噸位

通過(guò)對差壓液位計的液氨密度和安裝高度進(jìn)行修正后，差壓液位計的液位值可信，但是每班產(chǎn)量仍然按照氨罐液位對照表來(lái)計量產(chǎn)量。氨罐液位對照表中的噸位是基于某一固定溫度下(原計算按20℃下)的密度計算所得，故仍然不能準確計量氨罐中的液氨質(zhì)量。

根據質(zhì)量計算公式m=QV可知，需能找到不同液位H下對應的體積V，然后乘以溫度修正過(guò)的液氨密度Q液氨，即得出準確的氨罐噸位。通過(guò)查閱相關(guān)資料，臥式氨罐體積V與高度H可用下式進(jìn)行計算：

式中:V---液氨儲罐總體積；

h---液位計高度；

hi---橢圓墻頭內高度(不包括直邊高度)；

r---貯槽內半徑；

l---貯槽圓柱體部分長(cháng)度；

Vh---對應h高度貯槽體積。

將2#～6#氨罐尺寸代入上式后，體積就與氨罐的液位一一對應了，液位由差壓液位計進(jìn)行測量，*終求得體積。

2#氨罐體積公式：

V=503.534291675*(1－(H－1.5)^2/6.75)*(H－1.5)+13.2*((H－1.5)*(2*H*1.5-H^2)^0.5+2.25*(ASIN((H－1.5)/1.5)))

3#～6#氨罐體積公式均為：

V=504.021238592*(1－(H－1.6)^2/7.68)*(H－1.6)+11.38*((H－1.6)*(2*H*1.6－H^2)^0.5+2.56*(ASIN((H－1.6)/1.6)))

將上式在寫(xiě)入DCS組態(tài)中，至此所有工作完成。

3、效果驗證

2015年12月2日白班，2#～6#氨罐測溫點(diǎn)全部安裝完成，白班即投入使用。當班售氨過(guò)磅計量為46.2t，DCS上顯示氨罐液氨噸位下降了47.2t左右，誤差≤2.16%，屬于可接受范圍。由此可見(jiàn)，修正后的DCS顯示液氨噸位較磁翻板液位計更精確，同時(shí)可在DCS系統直接讀出液位，無(wú)需再對表，降低了操作人員的勞動(dòng)強度。