陳清兵 李超平 冷 文

（中海福建天然氣有限責任公司，福建 莆田 351100）

0 引言

福建LNG 接收站自2008 年5 月試運行以來，為3個燃氣電廠、5個城市工業(yè)、商業(yè)和居民提供了潔凈燃料，公用工程為接收站的運行提供了穩(wěn)定的水、氣等輔助動力。然而，由于使用頻率相對較高，公用工程生活水罐設計的自力式浮球閥在較高的動作頻率下故障率較高，生活水罐經(jīng)常處于無控制狀態(tài)，自來水從生活水罐頂部溢出，造成了極大浪費，為此，迫切需要尋找一個合適的方法來改變之前的液位控制方式。

1 改造方法

生活水罐與生產(chǎn)水罐設計有液位計對其液位進行實時監(jiān)控，并傳入中控DCS 界面上，其量程范圍都為0～100%。每個液位計都設計有不同的報警值，包括低報警值、高報警值，可以根據(jù)報警值的范圍對液位控制點進行設置。液位控制時序圖見圖1，紅色線為實際的液位變化線，當達到高液位預期高液位時，電磁閥動作關閉，達到預期低液位時，電磁閥動作開啟。

1.1 控制特性變更

圖1 液位控制時序圖

將罐內(nèi)水位的控制由原來的浮球閥、連桿、及針型閥等控制構(gòu)件改為防爆電子壓力開關自動控制。其特點是控制簡單，通過壓力傳感器測量液位較穩(wěn)定，受液位波動影響小，運行可靠。同時增加手／自動切換控制，可以手動對生活水罐加水。

1.2 控制原理

可以選用電子式壓力開關，為工業(yè)用戶提供壓力開關報警和模擬信號輸出，具有現(xiàn)場可編輯和自檢測功能。使用電源為24 V 直流電，開關觸點負載為40 mA，可連接中間繼電器，傳感器為316不銹鋼材質(zhì)，焊接式膜片，1／2 in NPT 內(nèi)螺紋過程接口，全量程調(diào)節(jié)死區(qū)和設定點。壓力開關死區(qū)功能圖見圖2。

從圖2可以看出：當液位達到設定點SP1時，此電子壓力開關動作，其觸點由常閉變?yōu)槌ｉ_狀態(tài)，停止進水；當液位下降時，在死區(qū)的作用下，其觸電開關保持常開的狀態(tài)；當達到死區(qū)DB1 設定點時，電子壓力開關觸點從開啟狀態(tài)變?yōu)槌ｉ]狀態(tài)，此時控制閥門打開，向水罐內(nèi)補水。

圖2 壓力開關死區(qū)功能（上升沿開）圖

利用電子壓力開關全量程可調(diào)節(jié)死區(qū)的功能，將高報警液位設定為電子開關的報警設定點SP1，將進水液位設定為死區(qū)設定點DB1，設計出圖3的電路原理圖。

圖3 電磁閥控制接線圖

從圖3 可以看出，在虛線右側(cè)為電路控制部分，主要控制中間繼電器觸點的開啟與關閉來控制LDY電磁閥的動作，進而控制LCV 進水球閥的動作，以達到控制水位的作用，同時此圖還帶有手動方式與自動方式控制水位，以滿足不同條件下的使用需求。

1.3 液位控制點設定

生活水罐液位測量有兩個液位計，其中12-LIT-0022作為ESD功能，不作為控制作用，所以液位控制由12-LIT-0021 控制，其DCS 量程為0～100%，工程量程為0～25.7 kPa，DCS 低報值38.4%?？稍O定進水液位為40%，高報警液位為90%。

同理，生產(chǎn)水罐液位測量也有兩個液位計，其中12-LIT-0002 作為ESD 功能，不作為控制作用，所以液位控制由12-LIT-0001 控制，其DCS 量程為0～100%，工程量程為0～112 kPa，DCS 低報值7.1%。由于考慮到的是消防水罐，相對重要，可設定進水液位為50%，高報警值為95%，具體的液位計數(shù)值與電子壓力開關設定值可參看表1。

表1 各參數(shù)整定表

據(jù)工藝統(tǒng)計，用水高峰期時生活水罐出口最大流量達30 m3／h，水罐罐容僅19.8 m3，將進水液位設定為40%，可保證工藝人員有15 min 緩沖時間去現(xiàn)場對進水閘板閥進行調(diào)節(jié)操作。同時設定高報警液位為90%，與進水液位間隔區(qū)間大，杜絕了因液位波動導致閥門頻繁動作的不良因素。

生產(chǎn)水罐主要用于生產(chǎn)用水、每月現(xiàn)場衛(wèi)生的清理用水與在緊急情況下消防用水，其用水量不大，動作的頻率相對小些，但是作為消防的一部分，必須保證有足夠高的液位，所以可以設定其低控制液位為70%，高液位控制為95%。

2 現(xiàn)場應用

現(xiàn)場水罐布置俯視，如圖4所示，圖中黑色連線部分是從儀表空氣分配源引入的儀表空氣動力源，紅色線部分是供電磁閥動作的動力線，需要達到的設計為低液位時開啟電磁閥使進水閥關閉，達到設計高液位時，關閉電磁閥使進水閥關閉。

2.1 電源引入

改造所需的220V供電電源可從儀表空氣壓縮機廠房暖通（HVAC）控制機柜中引入。

2.2 閥門動力源引入

閥門動力源是儀表空氣，遵循就近原則，可從工廠空氣儲氣罐旁的儀表空氣分配源來取壓，具體位置可以參考圖3，圖中所示的“△”為具體取壓點。圖5為儀表空氣取壓源結(jié)構(gòu)圖，圖片來源于文件“DD-DWG-TS-IN-7149-04”，圖中已經(jīng)標識了取壓口，黑點為取壓口。

圖4 技改現(xiàn)場俯視圖

圖5 閥門動力源的取壓點圖

2.3 管道法蘭及閥門移位

2.3.1 管道法蘭

原管道及法蘭部分不作改變，新增法蘭部分按原管道法蘭標準制造（ASNI B16.5 150Lb），對原有引壓平衡管處以盲法蘭封堵。

2.3.2 閥門移位

浮球閥安裝在進水管道高處，不利于檢修維護?？蓪⑿虑蜷y安裝在進水管道低處（閘閥后），另需增加帶法蘭的活接頭與進水閘閥連接，安裝簡圖見圖6。

圖6 閥門移位安裝簡圖

2.4 實現(xiàn)的功能與改造目標

達到了兩個水罐液位的控制的目標，即在水位降到一定液位時，可以對水罐進行補水，此時進水閥門打開，當水位達到預期液位時，進水閥要關閉，當液位再次下降到設定液位時又需要進行補水。通過反復進行，使得閥門動作的頻率相對較低，從而避免了由于閥門頻繁動作而損壞的現(xiàn)象，節(jié)約了成本。

3 結(jié)論

通常生活水罐與生產(chǎn)水罐液位的控制方式都是以浮球閥作為主要的控制器件，但從長期穩(wěn)定的運行模式角度來看，出現(xiàn)的故障率相對較高，而且浮球閥安裝在水罐的最高位置，一旦出現(xiàn)故障，高空作業(yè)存在一定的風險，檢修的難度較大。

筆者根據(jù)浮球閥自身的特性對其進行了改進，使用區(qū)間控制的方式使閥門能更長效的使用。另外，根據(jù)從現(xiàn)場檢修的角度考慮，將閥門安裝位置也進行了改造，更符合現(xiàn)場檢修需求，改造后的液位控制方式更貼切生產(chǎn)需求，而且避免了生活水罐由于閥門的故障而造成清潔水的浪費，節(jié)省了費用。