高溫型音叉液位開(kāi)關(guān)在尿素合成塔裝置中的應用

尿素作為一種肥料，在農業(yè)生產(chǎn)中扮演著(zhù)十分重要的角色，是農業(yè)生產(chǎn)不可缺少的重要原料。目前，生產(chǎn)尿素的工藝流程是原料煤利用蒸汽和空氣為汽化劑，在煤氣反應爐內產(chǎn)生半水煤氣，經(jīng)甲醇、烴化等工藝將氣體凈化，除去雜質(zhì)后，將純凈的氮氫混合氣體壓縮合成為氨，與凈化壓縮后的二氧化碳同氨一起送入尿素合成塔，在高溫高壓下合成尿素。為了有效地指導生產(chǎn)操作，控制以及監視尿素的生產(chǎn)過(guò)程，對生產(chǎn)中各種液位的監控和測量必不可少。其中尤以尿素合成塔的液位測量最為關(guān)鍵，這是因為尿素合成塔的工況非常惡劣，對儀表的要求也十分苛刻，主要表現在高溫高壓的應用環(huán)境，其壓力和溫度分別達到3Mp和200℃。此外，尿素合成塔的工況具有較強的腐蝕性和爆炸性危險。尿素合成塔在國內外發(fā)生爆炸并不鮮見(jiàn)，近年在國內山東和河北就發(fā)生了2起尿素合成塔爆炸事故。據分析爆炸誘因是內襯腐蝕泄漏，層板應力腐蝕開(kāi)裂和原始制造缺陷等致層板局部開(kāi)口開(kāi)裂，而導致的“爆沸”爆炸。這就要求液位測量?jì)x表除具有耐高溫和高壓外，還需具有較強的耐腐蝕性和較高的防爆等級。

液位開(kāi)關(guān)的種類(lèi)多樣，其中接觸式的有浮球液位開(kāi)關(guān)、電容式液位開(kāi)關(guān)、射頻導納液位開(kāi)關(guān)以及音叉液位開(kāi)關(guān)等。那么，在尿素合成塔這樣的嚴苛的工藝條件下，該如何選擇液位開(kāi)關(guān)呢？

計為Ring-11音叉液位開(kāi)關(guān)

浮球液位開(kāi)關(guān)的結構主要是基于浮力和靜磁場(chǎng)原理設計而成的。帶有磁體的浮球（簡(jiǎn)稱(chēng)浮球）在被測介質(zhì)中的位置受浮力作用影響：液位的變化導致磁性浮子位置的變化。浮球中的磁體和傳感器（磁簧開(kāi)關(guān)）作用，產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號。但浮球液位開(kāi)關(guān)不適合尿素合成塔中的高壓高溫工況，測量可靠性低，且其機械式結構拆卸、清潔也很復雜。

電容式液位開(kāi)關(guān)的測量原理是：液位高低變化導致探頭被覆蓋區域大小發(fā)生變化，從而導致電容值發(fā)生變化。探頭與罐壁（導電材料制成）構成一個(gè)電容。當罐體中有物料注入時(shí)，電容值將隨探頭被物料所覆蓋區域面積的增加而相應地增大，通過(guò)檢測電容值的變化輸出開(kāi)關(guān)報警信號。電容式液位開(kāi)關(guān)的探頭由絕緣材料PTFE制成，當放置在溫度接近200℃的介質(zhì)中時(shí)，其耐壓能力較弱，遠超過(guò)探頭所能承受的范圍。探頭絕緣材料在高溫下分子間隙變大，測量介質(zhì)尿素會(huì )滲透到絕緣套內，易造成儀表指示不正常。

射頻導納物位控制技術(shù)是從電容式物位控制技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，相較電容式物位控制技術(shù)，其增加了放掛料電路設計，在粘附性物料上有一定的優(yōu)勢，但是在高溫高壓的環(huán)境下電極的損壞無(wú)法避免，這是因為探頭的絕緣層與金屬電極主要通過(guò)滾壓工藝制作完成，很不耐壓，在高壓環(huán)境下彼此之間容易產(chǎn)生間隙從而影響儀表的準確測量。探頭一旦出現故障，目前唯一能做的就是重新更換，而這無(wú)疑增加了額外的維修成本。

音叉液位開(kāi)關(guān)的工作原理是通過(guò)安裝在基座上的一對壓電晶體使音叉在一定共振頻率下振動(dòng)。當音叉液位開(kāi)關(guān)的音叉與被測介質(zhì)相接觸時(shí)，音叉的頻率和振幅將改變，通過(guò)檢測這一物理量的變化輸出開(kāi)關(guān)報警信號。音叉液位開(kāi)關(guān)幾乎不受泡沫、湍流、振動(dòng)、固體含量的影響，可以消除飛濺，避免誤報警。在耐溫方面，普通款可耐150℃，通過(guò)采用增加高溫延長(cháng)套管的形式耐溫可達250℃，滿(mǎn)足溫度使用要求。

計為Ring-11高溫音叉液位開(kāi)關(guān)（帶防腐涂層）

近期，計為Ring-11高溫音叉液位開(kāi)關(guān)成功應用在某化肥廠(chǎng)的尿素合成塔測量裝置中。這是因為相較國內普通型音叉液位開(kāi)關(guān)，計為Ring-11高溫音叉液位開(kāi)關(guān)具有一系列優(yōu)勢，使之非常匹配尿素合成塔裝置的工況，完全勝任該復雜工況的液位測量。具體表現在以下幾個(gè)方面：

1、根據用戶(hù)工況需要，通過(guò)增加高溫延長(cháng)管的方式，使得儀表能夠耐受250℃高溫，耐溫范圍更廣。

2、316L不銹鋼材質(zhì)、氣密絕緣套管以及高防護等級，使得計為Ring-11高溫音叉液位開(kāi)關(guān)能夠用于壓力較大腐蝕性較強的場(chǎng)合。

在尿素生產(chǎn)中，原料CO?、NH?、甲銨和尿素的水溶液，原料帶入的硫化物、氯化物及生產(chǎn)過(guò)程中形成的碳酸銨溶液、稀氨水和少量氰酸等都具有腐蝕性，特別是在溫度較高（130℃～200℃），壓力較大情況下的尿素—甲銨溶液對金屬的腐蝕更為嚴重，許多生產(chǎn)企業(yè)的尿素合成塔等設備均因腐蝕問(wèn)題進(jìn)行過(guò)停車(chē)搶修。腐蝕問(wèn)題也因其成為尿素穩定生產(chǎn)的嚴重障礙而日益受到重視。

計為Ring-11高溫音叉液位開(kāi)關(guān)能夠耐受較高的壓力，具有較強的耐腐蝕性。相較浮球液位開(kāi)關(guān)、電容式液位開(kāi)關(guān)、射頻導納液位開(kāi)關(guān)，音叉液位開(kāi)關(guān)探頭采用一體化設計，無(wú)可拆卸部分，能夠耐壓65kg/cm2。其主體材料采用耐腐蝕性較強的316L不銹鋼材質(zhì)，在具有較高壓力和較強腐蝕性的強酸強堿溶液的危險場(chǎng)合下，可以通過(guò)增加氣密絕緣座的方式，避免過(guò)壓環(huán)境引起腐蝕性介質(zhì)腐蝕叉體端蓋表面從而倒灌到表頭引起嚴重的安全生產(chǎn)事故，不僅如此，為適應超強腐蝕性液體工況，計為自動(dòng)化還提供ECTFE、PFA涂層等選項供用戶(hù)選擇。其整機防護等級高達IP66/IP67。這樣的保護措施使得儀表整機的安全性能更高。

3、多種信號輸出方式備選，叉體短小，應用廣泛，穩定可靠，抗干擾能力強。

除了適應于高溫高壓的環(huán)境外，計為Ring-11音叉液位開(kāi)關(guān)擁有繼電器、二線(xiàn)制和NAMUR三種信號輸出方式，叉體長(cháng)僅40mm，特別適合管道等狹小空間的液位測量，基于檢測頻率變化的設計，抗干擾能力強，這是因為經(jīng)過(guò)精密調諧的兩個(gè)叉體振動(dòng)特性完全對稱(chēng)，能夠實(shí)現完全共振，可測介質(zhì)密度低至0.5g/cm3，且免受泡沫、氣泡、粘稠、振動(dòng)以及液體特性的影響，能夠提供高于同行標準的抗粘附保護，不易發(fā)生誤報警現象，具有高可靠性。

計為帶NAMUR輸出的Ring-11音叉液位開(kāi)關(guān)

4、雙防爆認證，防爆等級高。

產(chǎn)品通過(guò)本安、隔爆雙防爆認證，其中，隔爆的防爆等級高達Ex d IIC T6 Gb，本安的防爆等級高達Ex ia IIC T6 Ga，安全性高，非常適合在尿素合成塔這種腐蝕性強，容易爆炸的環(huán)境中使用。

計為Ring-11高溫音叉液位開(kāi)關(guān)應用于尿素合成塔的液位測量

計為Ring-11高溫音叉液位開(kāi)關(guān)的上述特點(diǎn)，為儀表的穩定安全運行提供了可靠保證，使之非常適合在尿素合成塔中應用。該產(chǎn)品自投入使用以來(lái)，其安全、穩定、可靠、免維護的特性受到客戶(hù)的一致好評。