液位测量吹气装置的研究

　　1　引　言

　　乏燃料后处理厂工艺流程中的大部分化工设备,都安装在设备室中,其特点是:在运行过程中由于设备中的介质均为放射性很高的酸性(或碱性)物质,所以工作人员很难进入设备室,因此,在设计上对介质各种参数的测量,采取了非接触测量的方法,以便自控系统及仪表的维护和检修。但大多数非接触仪表(如超声、红外线等)都无法做到既能测量设备内介质的液位,又能使变送仪表远离设备(变送仪表不需装在设备室内)并且探测器能够长久耐用。利用吹气法测量技术,就可以克服以上这些缺点。

　　“吹气法”是非接触的测量方法之一。吹气液面计是静压式液位计的一种,它将液面高度(或液体密度)的测量转化为差压的测量,所以,利用吹气法可测量设备中介质的液位、密度、界面等参数。在20世纪60年代,我国的核放化厂房就开始采用吹气法测量放射性料液的界面和密度。虽然我厂使用吹气法已接近30年的历史,但以往我厂在吹气法中所采用的元件属于分立元件,很难做到集中安装,不利于管理和维护。把这些“分立元件”集中在一个控制箱中,这就是所谓的吹气装置。这种装置为用户提供了极大的方便。“吹气法”所用的关键设备就是吹气装置。该装置在中试厂工程中就需近300台套,但目前在国内,只有上海光华仪表厂生产,每台近12 000元,价格昂贵,若从国外进口,则价格更高,所以,对吹气装置的研究就显得非常必要。

　　2　测量原理及方法

　　吹气测量装置的原理如图1。

　　净化后的压缩空气经过减压阀后,进入恒流器,再经转子流量计后,以一定流量均匀地送入吹气测量管,当长吹气测量管内气体压力高于其下端到液面的液柱静压时,该吹气测量管下端便连续不断地吹出气泡,由于吹气量很小,在忽略管道阻力等其它影响因素的情况下,可以认为差压变送器的高压腔所受的压力等于长吹气测量管内的压力。由于另外一个吹气测量管插入较浅且不和液体接触,虽然有一定流量的气体通过,但是在忽略了管道阻力等影响因素的情况下,差压变送器低压腔所受的压力就等于大气压力(测量环境在常压时),即不受压力。因此,差压变送器所测量的差压值ΔP就等于长吹气测量管下端到液面的液柱静压值。

　　该差压ΔP和液位h有如下关系:

　　h =ΔP/ρg

　　式中:ρ———液体密度;g———当地重力加速度。

　　设常数K=1/ρg,则h = K·ΔP即被测液体的液位与差压变送器的差压测量值有线性关系。

　　由于吹气压力、吹气流量、介质温度、密闭容器的压力等因素对测量精度有影响;因此,需要通过实验合理地选择吹气流量、吹气压力、工作压力等参数值的范围,以满足吹气装置精度、稳定性的要求。对温度的影响可以给出修正参数。