真空保冷在磁浮子液位計中的應用

摘要:針對目前磁浮子液位計在低溫液體環境中應用存在的問題,如液位計某些部位結冰,降低了儀器的測量精度,影響了儀器的使用壽命,根據真空絕熱原理對液位計的結構進行了改進,在測量筒和上下平衡管上增加了真空絕熱層,可防止冷凝冰的發生,保證磁浮子液位計在低溫環境下的正常使用和顯示,提高了儀器的性能。目前,低溫液位的測量方法很多,各有優缺點。磁浮子液位計由于其結構可靠、觀測清晰,已在一些市場得到應用。但在低溫液體要求的工作條件下,這些儀器有待進一步完善

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 1普通磁浮子液位計的結構特點

 1.1工作原理及應用

磁浮子色碼液位計是以磁浮子為傳感元件,通過其與液位計之間的耦合來反映被測液位或界面的測量儀器顯示顏色欄中的磁性浮子和磁性體。磁浮子液位計與被測容器形成通信器,以確保被測容器與測量管體之間的液位相等。當液位計測量管內的浮子隨著測量液位的變化而變化時,浮子內的磁性體與顯示欄上顯示的顏色代碼中的磁性體一起將其翻轉。紅色(或綠色)表示液體,白色(或紅色)表示無液體,以達到準確顯示液位的目的。就地顯示磁浮子液位計具有顯示直觀醒目、無電源、安裝方便可靠、維護量小、維護成本低等優點。是玻璃管、玻璃板液位計的升級換代產品。它可廣泛應用于坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克、坦克等容器的液位觀測和監控。磁浮子液位計根據本工程的實際需要,結合遠傳設施,不僅可以就地顯示液位,還可以在主控室通過計算機或數顯儀表實現遠程觀測。根據工業過程控制的需要,液位報警或控制

 1.2結構

是普通磁浮子液位計的結構圖。一個與液體容器連通的量筒,一個放置在量筒內的磁性浮子,以及一個由固定在量筒外的多個翻轉板或柱組成的液位顯示器。在翻板或立柱上安裝磁性材料,磁性浮子隨量筒內液位上下浮動。由于磁性材料對兩個元件的作用,與磁性浮子高度相同的活門或立柱翻轉。翻板或立柱上涂有兩種視覺區別較大的顏色。通過觀察液位顯示器中翻轉板或柱的顏色邊界,可以知道容器中的液位。閥門垂直安裝在量筒的上、下端,其中上閥用于平衡空氣壓力,下閥用于排出殘余液體

 1.3低溫液體環境中磁性浮子液位計的問題當液位計用于某些特殊用途時,上述結構將出現問題。例如,當壓縮液化氣體或其他低溫液體儲存在容器中時,由于容器中液體的溫度非常低,液位計測量缸和低溫壓力容器之間的上下平衡連接管的溫度也非常低。在這種情況下,量筒內的低溫液體會使外部空氣冷凝,因此大量的冰很容易在量筒外冷凝。特別是,液位計上的顯示將凍結,這些冰會阻塞顯示活門,使其無法正常顯示應有的色碼,失去液位計的功能

 2改進磁浮子液位計的結構

 2.1真空絕緣原理

根據溫度傳遞的三種方式:傳導、對流和輻射。根據杜瓦原理,使用真空層隔離具有不同溫度的兩個環境將阻止上述溫度傳播,因此它們各自的溫度不會影響其他環境溫度。傳導和對流都需要傳熱介質。由于真空中沒有介質(絕對真空在工程上是不可能的)來防止傳導和對流,因此可以對其進行絕緣或冷卻(但仍然存在輻射傳熱。例如,真空保溫瓶的內壁涂有汞以防止輻射傳熱)?;谶@一物理概念,技術人員改進了液位計的結構

 2.2改進的CSY雙層冷絕緣磁浮子液位計[4]在原有液位計結構的基礎上,在測量筒外增加了真空絕緣層。由于量筒內的液體與容器內的液體相同,量筒外的真空絕緣層可阻擋量筒內低溫液體和外部空氣的溫度影響。實踐證明,這種改進確實起到了良好的溫度隔離作用。然而,在裝置的實際運行中,大量的冰會在平衡連接管周圍凝結。經分析,由于量筒與容器通過上下平衡管連接,當液位計指示正常時,下平衡管內總是充滿低溫液體。由于在量筒外加真空保溫層不能阻擋平衡管與外界的直接接觸,因此平衡管周圍仍會出現大量的冰?;谏鲜銮闆r,再次對結構進行了改進,即在平衡連接管外還增加了真空保溫層。具體實施方案見圖

 2。在原有液位計的管結構上,在測量筒外增加一根外管,在平衡管外制作一根外管。將外管1和外管6以及測量筒2和平衡管7之間的空間作為真空絕緣層8進行真空處理。上部排污閥用于排出殘余氣體和平衡氣壓,溫度較高,因此閥門手柄短,尺寸小。金屬導管直接用于連接量筒和上部排污閥。在這里,量筒和外部可以通過導管和閥門與外部進行傳熱。但由于接觸面積小,導管穿過中間真空保溫層,低溫傳遞不明顯,上部排污閥不會出現冷凝結冰現象;下部排污閥用于排出殘余液體。接觸液體溫度低,因此閥門手柄長,尺寸大。法蘭3用于連接下部排污閥4和量筒。由于法蘭與量筒低溫液體接觸面積大,會有大量的熱傳導,且法蘭與金屬筒連接,無法保證連接的密封可靠性,且液體可能會長期從法蘭連接處滲出,因此,法蘭與量筒底部連接處安裝T形PTFE墊片5,避免低溫液體與法蘭直接接觸,防止液體泄漏

 3使用效果圖3和圖4顯示了不完全保冷和全面真空保冷的使用效果液位計。從圖3和圖4可以看出,液位計中有冷凝冰,天平連接管中沒有真空絕緣層。加入后,所有的冷凝冰都消失了。實際用途:上海賽科石化有限公司(以下簡稱賽科)乙烯裝置低溫磁浮子液位計約30臺,設計低溫-171℃。采用普通結構的原浮式色差計。在運行過程中,發現盡管液位計的平衡連接管和量筒處有一層冷絕緣層,但外部顯示器、磁性色板和標尺處有厚厚的冰,因此無法識別量筒中浮子的真實位置

自2006年2月起,賽科已逐步將普通磁浮子液位計更換為真空雙層冷絕緣CSY磁浮子液位計??梢姴糠譀]有結冰的跡象,也不需要進行冷絕緣。改造中實際液位指示準確、清晰、靈敏、使用壽命長、無需維護