一、伴随着企业经济体制改革的逐渐深入以及企业科技进步的加速发展,相比较以前对于节能及能源计量管理工作、能源计量器具的配备有了更高更新的要求。能源计量对于企业的生产与发展来说,是一个非常重要的事情,是企业迈向现代化生产经营管理的基础。企业需要通过能源计量这种手段对对能源进行科学管理,实现节能降耗,提高经济效益,失去了正确的计量基础工作,就无法有效地维护企业的利益,无法有效地提高经济效益。能源计量器具是能源计量工作的物质基础,科学合理地配置、管理计量器具是企业做好能源计量工作的技术保证,因此企业中能源计量工作尤显重要。磁翻板液位计是工业生产中一种非常普遍、用量特别大的液位测量仪表,在许多的液位测量现场发挥了重要作用。撰写本文就是对磁翻板液位计计量产生误差原因进行分析,提出解决意见,并对其他流量计的原理及性能进行分析,从而可以即安全又准确的保证生产运行和维护企业的经济利益。
二、问题介绍
液化气第三分公司坐落在大港区板厂路,长期担负着通过80公里液化石油气输送管线的输送任务和少量的钢瓶罐装业务。液化气第一分公司坐落在西青区汪庄子村南,担负着全市及近郊约10万民用户和部分工商户的用气业务。一直以来,对一、三分公司通过80公里高压管线输送液化石油气的情况始终采用液化石油气储罐的液位计量,方法是采用磁翻板液位计的计量方法。磁翻板液位计是利用磁耦合作用的原理,仪表和储罐连接形成连通器,在仪表内设有磁性浮子,为确保液位显示准确,磁性浮子的比重参数按容器内介质的密度设计,在仪表连通管外表面设有显示器,显示器安装外显磁翻板。磁性浮子在连通管内随储罐液位的变化上、下浮动时,通过磁耦合作用,显示器的磁翻板也同步翻转变换颜色,红色显示液相,白色显示气相,红白颜色交界处就是储罐内的实际液位。此种液位计及计量方式一直沿用至今,但是,我们经过一段时间的跟踪监测。发现按磁翻板液位计的读数来计算,结果不可靠。例如一台1000M3的液化石油气储罐,不同时间读取的数据,计算出的结果有时(特别是夏季)相差10吨左右。见数据1:
三、问题分析
以1000M3(直径为12.3m)为例。我们知道,液体受热会膨胀,其密度会变小。相反,液体受冷时其体积会缩小,密度会变大。特别是罐体内液体较多时,在环境温度高于罐内温度时,储罐吸热,而在环境温度低于储罐内温度时,储罐放热,根据一年多时间的观察、观测,也就是说储罐内的温度变化不如环境温度变化大。
可见罐内温度变化比较平稳。而液位计与储罐相连接的连通管直径较小(DN50),管内的液体数量很少,受环境温度影响很大,特别是连通管处在阳光直射位置时,其温度变化更大,就是说,储罐内的液体温度和与液位计连通管内的液体温度不同,则其密度也不同。一般认为,连通管内的液面高度和罐内液面高度应处于同一水平上,其实不一定。我们做了一个实验,在室外温度为30℃时,连通管的温度为30℃,储罐内的温度为22℃,特别是由于液化石油气的膨胀系数比水大得多,密度的差异就更大。这时,储罐内液体与连通管内液体关系如同U型压差计的工作原理一样,两侧的液体相对连接管底部水平段的作用力相等,假设储罐内的液化石油气组份为:
1、丙烷:丁烷=50:50
2、储罐内液化石油气平均温度T℃
3、连通管内液化石油气平均温度t℃
4、储罐内液位为H(m)
5、连通管内液位为h(m) 10℃时 ρ丙10=0.516
ρ丁10=0.570
40℃时 ρ丙40=0.469
ρ丁40=0.532 则混合密度为: ρш10=∑ρiVi-0.516×0.5+0.570×0.5=0.543 ρш40=∑ρiVi=0.469×0.5+0.532×0.5=0.501 液体密度变化的温度系数为: v=(ρш40-ρш10)/(40-10)=(0.501-0.543)/(40-10)= -0.0014 在某一温度t℃时的密度为 ρt=ρ10+v(t-10) 连通管的液位高度为h时,对连通管底部水平的压强为: P=P0+ρqh 任意时刻,连通管内液柱和储罐内液柱对连通管水平段所产生的压强必定相等,则: P0+ρgh=P0+ρvgH H=ρth/ρT=(1-v(T-t)/(ρ10+(T-l0)))h 式-l ①当环境温度高于储罐内温度时, 设t=30℃ ,T=20℃ ,由式-l可得 H=(1+0.0014×(20-30)/(0.543-0.0014(20-10)))h 式-2 ②当环境温度低于储罐内的温度时, 设t=10℃,T=20℃ H=(1+0.026)h=1.026h 式-3 以上分析说明,液位计液位读数与储罐内的实际液位是有差距的,而且温差越大,则差距就越大,这样用液位计的读数h直接查储罐容积表,计算出的质量结果必然不准确,而且罐的容积越大,误差越大,特别是液位刚好在储罐赤道带附近时,误差更大,这样就印证了前面所观测的数据变化情况。 以1000M3球罐为例,不考虑气相的影响,设液位计读数h=7m |