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關(guān)于減壓塔泥漿液位計(jì)的連桿改造方案設(shè)計(jì)
一、存在的問(wèn)題
泥漿液位計(jì)是塔式儲(chǔ)存容器的常規(guī)液位測(cè)量設(shè)備,自我公司常減壓裝置投用以來(lái),由于儀表安裝位置設(shè)計(jì)得不合理,儀表開(kāi)孔位置距離塔盤(pán)太近,僅為50mm,致使減壓塔中部溢流槽液位儀表無(wú)法正常使用,測(cè)量范圍小。為了滿足工藝要求,進(jìn)行問(wèn)題原因和解決方法分析與改造實(shí)踐。在本次改造前,浮球及連桿與塔盤(pán)的相對(duì)位置如圖1所示。由于受安裝位置以及浮球自身結(jié)構(gòu)的制約,當(dāng)塔盤(pán)內(nèi)的液位為零時(shí),浮球的位置為下虛線所指;當(dāng)塔盤(pán)液位溢流時(shí),浮球的位置為上虛線所指。但當(dāng)液位為零時(shí),此時(shí)浮球的狀態(tài)并不是儀表示值為零所要的位置,而是處于其示值40%的位置。這樣即便是塔盤(pán)內(nèi)沒(méi)有液體,儀表也有40%的指示。這樣的顯示就會(huì)給工藝帶來(lái)假信號(hào),使操作人員產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷,影響操作。
二、解決方法的分析
有三種辦法可以解決上述問(wèn)題。
方法一:改變儀表開(kāi)孔位置,將現(xiàn)有儀表開(kāi)孔位置相對(duì)塔盤(pán)上移。圖1 改造前浮球及連桿與塔盤(pán)的相對(duì)位置開(kāi)孔位置上移的距離以浮球在自然狀態(tài)(安裝完畢后浮球與平衡錘產(chǎn)生的扭力相等時(shí))下與塔盤(pán)輕微接觸即可,浮球不對(duì)塔盤(pán)產(chǎn)生壓力。但在塔器壁上動(dòng)焊開(kāi)孔是不允許的,可操作性不大。
方法二:下移塔盤(pán),將現(xiàn)有塔盤(pán)位置相對(duì)于儀表安裝孔下移。
塔盤(pán)下移的距離同樣是浮球在自然狀態(tài)下與塔盤(pán)輕微接觸即可,浮球不對(duì)塔盤(pán)產(chǎn)生壓力。塔盤(pán)整體下移比在塔壁開(kāi)孔還要復(fù)雜,工作量*大,危險(xiǎn)性更高,所以只有理論可能,實(shí)際可操作性也不大。
方法三:改變儀表自身結(jié)構(gòu),以適應(yīng)工藝需求。以上兩種解決辦法都不具備可操作性,就只能從儀表自身來(lái)考慮了。我們知道,泥漿液位計(jì)的供電電源是24V 直流電源,輸出的是4~20mA的電流信號(hào),根據(jù)公式I=U/R可知,電壓不變的情況下電流值與電阻成反比,即電阻值決定電流輸出值。泥漿液位計(jì)的電阻變化實(shí)際上就是與之相對(duì)應(yīng)的浮球位置的變化,浮球位置的變化又取決于浮球活動(dòng)的角度,也就是由浮球連桿的擺動(dòng)角度來(lái)決定的。儀表*低只能顯示40%的液位,說(shuō)明連桿沒(méi)有達(dá)到零位所需的角度時(shí)就由于浮球接觸到塔盤(pán)而無(wú)法再動(dòng)作了。根據(jù)上述綜合分析,我們加大連桿的擺動(dòng)角度,就可加大內(nèi)阻值,使其達(dá)到顯示0%液位時(shí)所的內(nèi)阻值,問(wèn)題就迎刃而解了。
受此表安裝位置的制約,經(jīng)過(guò)綜合考慮, 決定改變浮球連桿的形狀,以求達(dá)到增大浮球連桿的擺動(dòng)角度,進(jìn)而增加儀表量程。
三、具體的改造過(guò)程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際測(cè)量,浮球連桿的原長(zhǎng)度為480mm,浮球的半徑為150mm,人孔的開(kāi)孔直徑為500mm,人孔縱深為250mm,人孔與塔盤(pán)的高度差為50mm,溢流槽與人孔的距離為530mm。
圖2為改造方法示意圖。浮球連桿的另一端與傳動(dòng)軸連接,位置正好處于人孔的正中間位置,根據(jù)勾股定理,可得線
1的長(zhǎng)度約為2502+2502≈353.5(mm)。因?yàn)楦∏虮旧頌榱伺c連桿連接而焊接了一截100mm長(zhǎng)的內(nèi)絲套筒(線3所示)。那么由線2所構(gòu)成的三角形的下虛線的長(zhǎng)度就可以算出,為溢流槽與人孔的距離減去浮球的直徑再減去內(nèi)絲套筒的長(zhǎng)度,即a=530-300-100=130(mm);左虛線的長(zhǎng)度為浮球的半徑減去人孔和塔盤(pán)的高度差,即b=150-50=100(mm),根據(jù)勾股定理,線2的長(zhǎng)度為a2+b2≈164(mm) ,同時(shí)也可以算出線1與線2的夾角為180°-45°-arctan(b/a)≈97°,線2與線3的夾角為90°+arctan(a/b)≈142°。
圖2 改造后浮球及連桿與塔盤(pán)的相對(duì)位置通過(guò)以上計(jì)算而經(jīng)過(guò)改造的連桿形狀可以看出,連桿的動(dòng)作幅度明顯增大,而且是向下的動(dòng)作幅度明顯增大,增大的幅度恰恰就是改造前40%以下測(cè)量范圍的部分。在實(shí)際使用前,我們做了簡(jiǎn)單的調(diào)零處理,因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)儀表所接收的電壓信號(hào)往往不足24V 直流電源,根據(jù)公式I=U/R算出來(lái)的電流信號(hào)會(huì)有誤差,調(diào)零實(shí)際就是一種消除誤差的方法。圖2中實(shí)線連桿所處的位置分別為零位和滿量程,輸出為4~20mA電流信號(hào)。
四、研究結(jié)果及分析
在本次改造過(guò)程分析中,有兩點(diǎn)沒(méi)有在分析中考慮進(jìn)去。一是連桿20mm的直徑,在實(shí)際的改造過(guò)程中,這20mm是必須要考慮進(jìn)去的,否則焊接時(shí)連桿的長(zhǎng)度和夾角就會(huì)有略微偏差。二是如圖2所示,當(dāng)浮球位于零點(diǎn)時(shí)實(shí)際上是不能與身后的溢流槽接觸的,否則在動(dòng)作時(shí)會(huì)與溢流槽產(chǎn)生碰撞或摩擦,難以動(dòng)作,我們?cè)诟脑爝^(guò)程中將溢流槽略微左移了一段距離。
五、結(jié)論
本次對(duì)浮球連桿的改造解決了多年來(lái)減壓塔中部液位測(cè)量存在盲區(qū)的問(wèn)題,上述計(jì)算數(shù)值為改造提供了精準(zhǔn)的依據(jù)。改造后的半年時(shí)間里,儀表指示準(zhǔn)確,運(yùn)行正常,說(shuō)明此次改造是成功的。