用吹气式液位计检测液位是一种非常经典的液位测量方法，其结构简单且运行可靠，特别是在被测工艺介质高黏度、易凝固、易结晶、含悬浮颗粒、易堵塞引压管(差压法测液位)、强腐蚀性、放射性、敏感部件易被粘附等超常态工况下，吹气式液位计是一种合理有效的液位测量仪表。
吹气式液位计测量液位准确，状态稳定，且维护方便。新疆蓝山屯河能源有限公司年产10.4万吨丁二醇项目，在BDO装置高压加氢工序主、副反应釜上设置的吹气式液位计，对三台高压、高温、介质易起泡沫的反应釜液位监控及全装置的稳定运行起到了重要作用。
1、吹气式液位计原理
吹气式液位计测量液位基本原理见图1。
图1 吹气式液位计原理
外接净化气源(压缩空气)过滤减压处理后，通过流量测定与调控，恒定地吹入导压管中。初始时，调整减压阀，使吹气压力大于介质压力，这时吹气压力将充满差压变送器A(型号YR-ER101)的导压管和正压室，并应使吹入的气体缓慢地从容器中鼓泡排出液面，一般每分钟最多几十个小气泡即可满足要求。由于从导压管中排出的净化气源流量很小，导压管内气体压力与导压管出口的液体介质压力相等，这时差压变送器(或压力变送器)所反映的差压(压力)就是被测液位h处的压力。通过压力的准确检测而获得容器中的液位、密度、界面等参数。
1.1 液位测量
①对于开口容器:
P=ρ×g×h
h=P1/(ρ×g)
②对于密闭容器:
P1=ρ×g×h+P0
h=(P1-P0)/(ρ×g)
式中， P1为变送器A的测量压力值；ρ为介质的密度；g为重力常数；h为液位高度(未计固定的起始液位)，P0为密闭容器顶部压力(通过安装在容器顶部的压力变送器YR-ER101测量得到)。
1.2 密度修正
当介质组分发生变化时，或因温度的变化而引起密度变化时，须增加两根吹气管及差压变送器变送器B，由此检测介质密度，从而修正液位数值。
ΔP2 =ρ×g×h1
ρ=ΔP2/(g×h1)
式中， ΔP2为差压变送器B(用于密度测量)的差压值；h1为密度测量吹气管的固定液位差值。
将式ρ=ΔP2/(g×h1)代入到式h=P1/(ρ×g)中，得到液位h的测量结果:
h=P1/(ΔP2/h1)=h1×P1/ΔP2
从以上论述中可以看出，吹扫装置具有的特点：
◆起到了隔离作用，实质上吹气法实现了介质与变送器的有效隔离，吹气法测量可认为是非接触式测量。
◆起传递压力作用，通过测量压力而间接获得液位。
◆在这种测量方法中，受气源压力波动和杂质影响较大，因此保证净化气流量的恒定至关重要。
2、结构及应用
新疆某年产10.4万吨丁二醇项目BDO合成装置高压加氢单元的主、副反应釜均为高温、高压设备，介质在反应过程中极易产生大量泡沫。该反应釜主要任务是在釜内将前序工段生产的丁炔二醇(BYD)和高纯度氢气，在30.5MPa(g)压力和135℃温度下加氢反应生成丁二醇(BDO)。为了确保上游工段氢压机和高压循环液泵的稳定运行，必须保证运行中气相不能带液，液相不能带气，否则可能造成压缩机液击或液体循环泵气蚀损坏。
由于反应釜中BYD料液极易产生泡沫，由此可能导致反应釜上部呈现气液混合态或泡沫状，反应釜下部呈清液层但夹杂有少量的小气泡。
按照设计，每台反应釜上设置有一台导波雷达液位计和一套吹气式液位计，对反应釜内工艺介质的液位进行监测。导波雷达液位计利用电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比这一原理测得液位。该液位计选用棒式导波雷达液位计(可满足135℃高温，30.5MPa(g)高压要求)，但由于该型号导波雷达液位计本身测量原理的影响，在运行初期调试开车时受反应釜内泡沫干扰很大，经反复调试仅可短暂使用。待生产稳定后，由物料平衡可判断出此雷达液位计测量误差很大，因此对反应釜的液位准确监测造成了较大影响。
生产运行中，对这种极易产生泡沫的BDO合成高压反应釜的液位进行测量时，实际生产工况对测量的干扰很大。由于对零点液位的判断不明确，从而在液位测量过程中指示波动较大，致使工艺生产操作无法实现自动化，更为严重的后果可能因此出现液位过高而导致气相带液。
相比雷达液位计，BDO装置反应釜上设置的吹气式液位计对该反应釜内工艺介质液位的测量更加稳定、可靠。经过计算，主反应釜的液位变化在0-1300mm，副反应釜的液位变化在0-1140mm，反吹气不用另行供给，直接采用上游工序氢气循环压缩机送过来的30.5MPa的高压氢气。此高压氢气管线上设置有高压转子流量计，可通过气体流量变化分析吹气量及引压管内的情况。变送器采用高静压型，耐压达42MPa，耐温-40～200 ℃，测量范围为0～15kPa，完全满足工艺要求。
在实际安装、运行中，该吹气式液位计的使用须满足以下条件：
①吹气式液位计测量液位的前提条件是保证正相导压管的下端有微量气泡缓慢逸出，因此反吹气采用了从上游工序氢气循环压缩机送过来的30.5MPa左右的无尘、无油、无水的纯净高压氢气，且必须保证反吹压力微高于反应釜内部压力约0.08-0.2MPa。
②差压变送器的安装位置最好高于反应釜内的最高液位，若不能，必须安装弯管，其高度必须超过最高液位，以防止被测介质进入变送器。
③吹气法测量液位的关键是要有恒定的吹气流量，否则会产生较大误差。吹扫装置使用限流孔板，让孔板后面的绝对压力和孔板前的绝对压力之比在小于临界压缩比时，气体的流速不再随孔板前后的压差变化而变化，且流经孔板的流量最大。基于以上原理，限流孔板选择为孔径0.8mm的透镜连接方式，起到限流稳压的作用。
④当上游工序氢气循环压缩停机时，及时关闭反应釜顶部反吹气根部阀，防止釜内溶液倒流。
3、现场实际吹气式液位计的投用步骤
BDO合成工序主、副反应釜吹气式液位计安装接管示意见图2和图3。
图2 主反应釜吹气式液位计接管
图3 副反应釜吹气式液位计接管
吹气式液位计投用步骤：
① 投用前应首先关闭正、负压侧的根部阀。
②打开两台变送器上三阀组中的平衡阀。
③然后缓慢打开负压侧排污阀和引气阀，吹扫负压侧，直到没有液体排出，出来的只是气体，到此为止，关闭排污阀。
④稍等片刻，使正、负压侧充满压力，而后关闭平衡阀。
⑤打开正、负压侧根部阀，到此吹气式液位计就投用完毕。
⑥气量大小的调整要看显示值的稳定程度。
4、吹气式液位计测量液位的优点
吹气式液位计主要采用差压液位法测量工艺参数，差压变送器测量液位则是一种传统的测量方法，其原理简单确定，状态稳定，检修方便，用在此处测量反应釜液位有以下几大优点：
①测量状态稳定，反吹气一直保持正压，测量管线自洁净、不易堵塞。
②仅有吹气管和介质接触，适合测量高温、高黏度、强腐蚀、易凝固结晶的介质。
③基于吹气法测量原理，将各个限流装置小型化、集成化，使安装、使用、维护更方便。
④变送器不与液位测量介质接触，采用最基本的压力变送器就能满足测量需求。
5、结语
吹气式液位计在BDO合成装置高压加氢单元反应釜上投用后，测量效果良好，有效弥补了导波雷达液位计受釜内泡沫影响而测量不准、跳变剧烈的情况，使反应釜在正常生产过程中的液位稳定可调，为相关设备及生产装置的稳定运行保驾护航。
作者：杨武(中国成达工程有限公司)
