某公司現(xiàn)有石墨電極高壓浸漬系統(tǒng)一套，該系統(tǒng)從德國Feist--Incon公司全套引進。石墨電極浸漬過程是將產(chǎn)品置于壓力容器內(nèi)，在一定的溫度和壓力條件下迫使某些呈液態(tài)的材料，即浸漬劑滲透到產(chǎn)品當(dāng)中去，從而改變或改善產(chǎn)品的某些理化指標(biāo)。石墨電極的浸漬過程是在浸漬罐內(nèi)完成的，浸漬劑為浸漬瀝青。公司自2006年投產(chǎn)以來一直使用這套浸漬設(shè)備，運行已有10余年，全套浸漬系統(tǒng)根據(jù)PLC編程自動化控制，浸漬過程中的瀝青液位和冷卻水液位都由液位計檢測控制。高壓浸漬罐原液位控制系統(tǒng)是Feist--lncon公司設(shè)計安裝的國外浮球液位計，由于長時間的使用，浸漬罐液位計頻繁出現(xiàn)故障，影響正常生產(chǎn)，急需進行解決。筆者通過對石墨電極浸漬裝置中液位計故障進行分析，提出了使用新型射頻導(dǎo)納液位計的解決方案，并得出射頻導(dǎo)納液位計可以應(yīng)用在浸漬裝置復(fù)雜的工作環(huán)境中。
1.原瀝青浸漬罐液位計
1.1工作環(huán)境及作用
石墨電極的浸漬系統(tǒng)是按照熱進冷出的設(shè)計理念安裝的，它是一個復(fù)雜而又對工藝技術(shù)要求很高的一個工序，主要步驟為：焙燒坯-表面清理一預(yù)熱（180~200℃)-裝入浸漬罐-抽真空-注瀝青-加壓(1.2~1.5MPa)-返瀝青-加水冷卻，浸漬zui重要的環(huán)節(jié)是在浸漬罐中完成的。在浸漬過程中，浸漬罐的液位控制全部由液位計自動控制，如果出現(xiàn)液位偏差，對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)設(shè)備都有很大的影響。浮球液位計在浸漬罐中的安裝位置如圖1所示。
在浸漬過程中，通過瀝青管道向浸漬罐注入瀝青，當(dāng)達到頂部罐zui大液位時N4液位計輸出信號，系統(tǒng)將停止注入瀝青，加壓泵對罐內(nèi)瀝青加壓（zui高壓力1.5MPa),罐內(nèi)溫度150~200℃，加壓結(jié)束后返油泵通過管道把瀝青帶走，當(dāng)瀝青排空后N5液位計輸出空罐信號，然后冷卻水進入浸漬罐對產(chǎn)品進行冷卻，冷卻結(jié)束后通過管道排空冷卻水，N5液位計輸出空罐信號，浸漬罐門打開，通過輸送車把浸漬罐內(nèi)的產(chǎn)品拉出，整個浸漬過程結(jié)束。
1.2結(jié)構(gòu)和工作原理
原來使用的德國Feist-Incon浮球液位計的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
工作原理：在容器的合適位置安裝法蘭與液位計進行連接，使液位計的浮球能夠接觸到所檢測的物質(zhì)，當(dāng)被檢測物質(zhì)液位上升和下降時，浮球受到浮力或重力的作用而上下移動，通過連桿帶動控制盒內(nèi)機械機構(gòu)觸發(fā)微動開關(guān)來傳遞信號，以達到檢測液位高低的目的。
2.存在問題與分析
在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了一些問題，制約了生產(chǎn)的連續(xù)性和產(chǎn)品的穩(wěn)定性，以下是現(xiàn)存的問題與分析：
(1)原來浸漬罐瀝青和水的公用管道上的浮球液位計位于浸漬罐的zui低點(N5),主要作用是檢測浸漬罐內(nèi)的瀝青或水是否排空。浸漬罐內(nèi)瀝青返完后，由于瀝青有一定的粘度，部分瀝青會粘結(jié)在浮球液位計的浮球和連桿上。浸漬罐內(nèi)注水對產(chǎn)品進行冷卻時，罐內(nèi)溫度降低，粘附在浮球和連桿上的瀝青凝固，導(dǎo)致浮球不能正常工作，從而出現(xiàn)信號不準確現(xiàn)象。
(2)浮球液位計連桿與后執(zhí)行機構(gòu)采用螺紋連接，由于使用年限較長，浸漬罐工況復(fù)雜，致使螺紋經(jīng)常松動，造成浮球與連桿脫落掉入浸漬罐內(nèi)，導(dǎo)致不能測量罐內(nèi)瀝青或水的液位。并且浮球脫落后會隨著管道流向進入主管道，造成管道堵塞，損壞閥門或瀝青泵。
(3)同型號浮球液位計屬進口設(shè)備，購買周期長、費用高，影響設(shè)備維修及時性和維修成本。
3.解決措施
為了解決生產(chǎn)中因為液位計故障影響正常生產(chǎn)的問題，通過查閱相關(guān)資料、尋找同類型測量物位的裝置，結(jié)合公司設(shè)備工作環(huán)境、設(shè)備工藝要求和使用需求，經(jīng)過前期反復(fù)論證，zui終選用射頻導(dǎo)納液位計進行安裝、試用。在訂購設(shè)備時，要求廠家制作與現(xiàn)場同型號大小的連接法蘭，保證探測桿的有效長度，以及需要傳輸信號的要求電壓，以減少對現(xiàn)有管道、線路的改動。射頻導(dǎo)納液位計結(jié)構(gòu)及安裝位置如圖3所示。
3.1射頻導(dǎo)納液位計
射頻導(dǎo)納液位計測量物料技術(shù)是經(jīng)過改良的新型液位測量技術(shù)，是從電容式物位控制技術(shù)發(fā)展起來的，主要應(yīng)用了射頻信號，此次所選用的DV1O1射頻導(dǎo)納液位計加入了Driving-Shield電路。
3.1.1主要組成部分和技術(shù)參數(shù)
射頻導(dǎo)納液位計主要有檢測部分和變送裝置部分組成。檢測部分主要包括中心探桿、保護外殼、指示儀表等；變送裝置部分由振蕩器、修正誤差電路、電橋、信號調(diào)節(jié)器、屏蔽電路、電流電壓轉(zhuǎn)換電路等組成。
射頻導(dǎo)納液位計的中心探桿使用的304不銹鋼，絕緣材料為PTFE,其主要技術(shù)參數(shù)見表1。
3.1.2工作原理
射頻導(dǎo)納液位計是利用高頻無線電波測量導(dǎo)納，當(dāng)儀表開始工作時，儀表內(nèi)的傳感器與罐壁及被測介質(zhì)形成導(dǎo)納值，當(dāng)圖3中管道內(nèi)的物料物位出現(xiàn)變化，中心探桿接觸到物料時，導(dǎo)納值隨著液位的高低相應(yīng)變化，電路單元（變送裝置）將測量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號輸出，實現(xiàn)物位測量。在測量物料液位時，射頻信號經(jīng)濾波電路將干擾成分濾掉，測量的的信號包含物位信息和掛料信息，經(jīng)過有效屏蔽層處理屏蔽了干擾信號，獲得純凈的物位信號，避免虛假信號。公司使用的DV101射頻導(dǎo)納液位計中的屏蔽電路能夠阻止射頻電流通過掛料形成回路，由掛料產(chǎn)生的影響能夠被識別，并且通過電橋的移相處理從總的輸出中消除，從而避免了檢測探頭端掛料對測量準確性的影響。
3.2安裝試用
根據(jù)石墨電極浸漬工藝，當(dāng)浸漬罐檢測到罐內(nèi)瀝青返完后，浸漬罐出現(xiàn)空罐信號并傳輸?shù)娇刂剖疑衔粰C，通過PLC程序執(zhí)行下一工藝（浸漬罐內(nèi)需要注水對產(chǎn)品進行冷卻)，浸漬罐內(nèi)溫度降低，罐內(nèi)溫度低于浸漬瀝青軟化點，因此粘附在物位計上的瀝青zui終凝固在探頭上。為了更好地驗證射頻導(dǎo)納液位計是否適用于浸漬罐中，決定把液位計安裝在工況條件相對比較復(fù)雜的浸漬罐瀝青和水的公用管道內(nèi)。通過前期的充分研討，連接法蘭大小、供電電壓以及液位計探測桿的有效長度均符合現(xiàn)場使用要求。安裝完成后進行了反復(fù)調(diào)試，在確定沒有問題的情況下進行正常生產(chǎn)投料試驗。**次試用過程中檢測信號正常，生產(chǎn)結(jié)束后把此液位計拆除，檢查射頻導(dǎo)納液位計外觀及掛料情況。通過檢查發(fā)現(xiàn)探測桿外觀完好，有少量掛料現(xiàn)象，檢查完后安裝繼續(xù)使用，無異常情況發(fā)生。
4.結(jié)語
射頻導(dǎo)納液位計具有獨特的電路設(shè)計和傳感器結(jié)構(gòu)，使其檢測可以不受傳感器探頭掛料的影響，不需要定期清理，避免出現(xiàn)誤測量和假信號。在測量過程中，雖然浸漬罐內(nèi)部有較高的壓力，使液位計承受罐內(nèi)液體的沖擊，但因無可動部件，不存在機械部件容易損壞的問題，無需經(jīng)常維護。射頻導(dǎo)納液位計檢測料位不受環(huán)境變化影響，穩(wěn)定性能高，相比于傳統(tǒng)機械式的物位計使用壽命長。與浮球液位計相比，射頻導(dǎo)納液位計具有在浸漬罐內(nèi)與高溫瀝青接觸部分結(jié)構(gòu)簡單，探頭材質(zhì)耐溫耐壓，不會出現(xiàn)機械故障，穩(wěn)定性能高等優(yōu)點。當(dāng)瀝青黏附在檢測桿上，并不會影響液位計的測量精度，解決了因液位計掛料而出現(xiàn)虛假信號，避免了原有液位計浮球連接螺桿脫落進入管道，造成管道堵塞或其他設(shè)備故障。通過生產(chǎn)使用效果來看，射頻導(dǎo)納液位計滿足石墨電極浸漬裝置的生產(chǎn)工藝需求。
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