制糖蒸发罐是具有低压力或真空度的密封容器，罐内糖汁是高粘度介质，易形成结晶、积垢。糖汁在加热蒸发过程中，由于糖液的沸腾和粘度较大，测量仪表的引出管线容易被堵塞。所以，在测量罐内物料的液位时，要选取合适的测量仪表及方法。其中有不带迁移的单法兰差压及吹气差压式等方法。我们根据本厂一次检测点的实际情况，决定采用吹气差压式的测量方法；同时，注意在提高吹气式液位计运行可靠性、测量精度等方面进行设计试验。
1、组成及原理
本厂制糖蒸发罐液位测量系统测量原理见图1，在蒸发罐外安装一条DN50的连通管，气源通过昌晖生产的吹气式液位计(包括差压变送器、空气过滤器、减压阀、恒流阀、玻璃转子流量计等)向连通管的上下吹气口吹气。当气源压力足以克服下端和上端吹气口气所在平面的糖液静压P0和P"0，气体就会从吹气口逸出。显然，如果逸岀的气流量很少(如50-60气泡/min), 则可近似地认为P0和P"0处的气体压力P和P"随P0和P"0及蒸汽压力的变化而变化。如果供气量恒定不变，则吹气管压力P和P"是随P0和P"0同步变化的，即反映液位变化情况的静压差△P=P0-P"0，气压差△P由单晶硅差压变送器测量岀来，并转换成4-20mA的标准信号，送往DCS显示。由图1可以看到，吹气装置既起到了隔离作用，又起了传递压力作用，故可用于测量蒸发罐高粘度的糖液而不会使导管堵塞，其结构简单、可靠、便于维修。吹扫装置是为了净化空气和使吹气流量恒定而设的装置，吹气流量的恒定是公式能够成立的前提。
图1 制糖蒸发罐吹气式液位计测量原理图
由流体力学原理可知，气体在临界压缩比(P1/P2)kp情况下，流经节流元件的气体流量达到最大值；此时流量不再随节流元件前后的压力差增加而增加，而保持为一个常量Qmax。如果气源是空气等双原子气体，这个临界压缩比(P1/P2)kp=0.528。在吹扫装置中选择了阻力较大的节流元件，只要节流元件前的压力P1变化不大，且满足了P2＜0.528P1的条件，就可达到气源流量恒定不变的要求。
2、吹气式液位计参数计算，技术措施及技术指标
2.1 差压变送器量程计算
从吹气式液位计工作原理可知差压变送器量程为S=△P=H×ρ，根据安装在DN50取样管旁的液面指示玻璃所指示的液面波动情况，取H=3m。另根据对蒸发罐糖浆锤度测定的28个数据，取其平均值，得到蒸发罐糖浆在工作温度(80℃)下平均密度为1.08787g/cm3，故差压变送器量程S=H×ρ=300×1.08787=32.02kPa
2.2安装吹气式液位计的几点技术措施
①为了减少吹气量及使差压变送器输出稳定，同时需避免吹气咀堵塞，我们把吹气咀口径制作为10mm，经过三个榨季的试验，吹气咀无堵塞故障，吹气式液位计运行可靠。
②蒸发罐在放进水或碱液时按工艺需要其液面大大超过糖浆的正常液面。如果在洗机期间压缩空气系统停止供气时向蒸发罐供水，液体将会倒灌吹扫装置和差压变送器，造成测量系统失灵。为了防止这种情况，我们把吹气咀与吹扫装置相连的一段管路中安装一段弯管，弯管高度超过最高液面，这样就解决了液面倒灌问题。
③制糖蒸发罐为不透明密闭容器，无法直接观察内部液面情况，为了验证吹气式液位计测量效果及精度，我们在DN50连通管液面波动范围的位置上安装了液位指示玻璃管及刻度标尺，可直接观察到液面升降位置，为查定吹气式液位计测量精度提供了实际数据。
2.3吹气式液位计技术指标
经过对液位测量系统的实际查定，可达到如下技术指标：
①测量范围：0-3m
②测量误差：以安装在DN50连通管上的液位指示玻璃管及标尺所指示的液位为准，液位测量系统基本误差±1%(昌晖仪表供货时注明使用玻璃浮子流量计时吹气式液位计的精度为4%)。
③灵敏度：＜1%
④来回变差：＜±1%
⑤输出信号：4-20mA
⑥供电电源：DC24V
⑦使用环境条件：温度-10～55℃；相对湿度95%。
3、吹气式液位计调校运行要点
①吹气式液位计投入运行前，应按设计参数调校好差压变送器及吹扫装置。注意调校好吹扫装置中的 恒差继动器，使输入与输出的压力差为10kPa(P入-P出=10kPa)，并合乎精度要求。
②吹气式液位计投运前，应先接通吹气气源，然后再开启安装在DN50连通管上的上下采样阀，以上步驟正常后投运差压变送器。
4、吹气式液位计应用情况
吹气式液位计安装试验以来，经过三个榨季的试验及运行使用，运行可靠， 维修量较少。吹气咀可以连续使用一个榨季而不堵塞。吹气式液位计的输出信号在DCS指示，使生产岗位工人随时掌握蒸发罐内糖浆真实液位的变化情况，从而更好地控制液位在合适位置，并为蒸发工序自动控制解决了糖浆液位检测问题。
查定情况：我们在Dg50连通管上安装了液位指示玻璃管并在旁边安装了刻度标尺，以玻璃管所示液面为标准，对照吹气式液位计示值进行精度查定。为了对瞬时值的查定对照较为及时准确，我们使用过程校验仪在液位指示玻璃管旁进行差压变送器输出读数。同时把DN50取样管下端的闸阀关小，使读数时液面较为稳定。查定数据见表1。
表1 制糖蒸发罐糖浆液位测量查定记录
液位标尺数cm 146 134 125 115 105 94 164 159 169 174 232 240 222 207 187
液位计示值cm 147 135 126 115.5 105 94.5 163.5 159 169.5 174 232.5 240 223.5 207 ; 186.5
误差cm +1 +1 +1 +0.5 0 +0.5 -0.5 0 +0.5 0 +0.5 0 +1.5 0 -0.5
从查定数据可知，吹气式液位计的最大读数误差为1.5cm，而差压变送器量程为300cm，则吹气式液位计最大相对百分误差为Qmax=|1.5|/300× 100%=0.5%＜1%。
以上计算表明，昌晖吹气式液位计在制糖蒸发罐液位测量中已达到较高的测量精度，能满足制糖生产的需要。
作者：莫趣年、陈胜祺
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