[发明专利]一种测量储罐内黄磷液位的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及液位测量技术领域，尤其是涉及一种测量储罐内黄磷液位的方法及装置。

背景技术

云南天安化工有限公司6万吨/年黄磷生产装置，分别由2套年产3万吨黄磷的黄磷电炉构成的大型磷炉生产装置，该装置于1997年3月16日建成投产。是目前国内外单台电热法生产黄磷产量最大的磷炉装置之一。

该装置实际上是将一定比例的烧结磷矿、硅石和焦炭在电炉中高温加热，使得磷矿石中的磷元素升华为气体，再经过电除尘除去灰尘等杂质后，采用冷却水洗涤这些气体得到液态黄磷。液态黄磷的精制、储存和运输采用各种不同规格的储罐来实现，由于黄磷具有在常温下自燃、剧毒等特点，被国家确定为重大危险源进行监控，储存在储罐中的液态黄磷的液位高度的测量问题，一直是黄磷生产企业、国家相关安检部门重点关注和亟待解决的重大技术难题。

20℃时的固态黄磷的密度为1.82g/cm³，黄磷的熔点温度为44.1℃，精制黄磷（液态黄磷提纯）过程中液态黄磷的温度一般在60～80℃左右，黄磷密度大约在1.76g/cm³，整个液态黄磷提纯的工艺过程均采用在黄磷上面覆盖一定高度的水，将液态黄磷与空气隔绝的措施防止黄磷自燃。另外，电炉法生产黄磷工艺流程就决定了磷蒸汽与灰尘相伴，因此，精制液态黄磷实际就是将元素磷与灰尘等杂质的混合物分离的过程，由于黄磷密度较高，这样就使得液态黄磷沉降到储罐的最下部、泥磷在中部、水在上部，并且黄磷与泥磷、泥磷与水之间都没有严格的界面，这也是黄磷液位测量不能使用雷达液位计、超声波液位计、差压法等传统液位测量技术的主要原因。到目前为止，国内外还没有能够在线连续测量黄磷液位的仪表和产品投入市场。

根据液态黄磷的物理特性，国内部分生产黄磷的用户单位根据阿基米德原理自己制作各种规格的浮球进行黄磷液位测量，基本工作原理是将整个浮球的密度制作和控制在>1g/cm³，且<1.7g/cm³，确保浮球能够浮在液态黄磷的上面，但沉在水和泥磷的下面，由于黄磷和泥磷之间的密度差别不是非常明显，使得浮球自身的位置受泥磷+水的影响很大，不仅影响测量精度，实际使用过程中经常因为浮球被泥磷中的胶状物包裹而无法跟随液态黄磷液位的变化进行升降移动。黄磷储罐中泥磷数量越多，采用浮球作为传感器的黄磷液位计越无法正常使用。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种可实时测量且测量精度高的测量储罐内黄磷液位的方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种测量储罐内黄磷液位的方法，根据液态黄磷密度大于水且不溶于水，使得液态黄磷因自身密度高而自然沉降到储罐的最下面，储罐内从上至下依次为导电的水层、导电的泥磷层及不导电的黄磷层；采用耐腐蚀金属材料作为电阻丝，通过测量垂直浸泡在液态黄磷中电阻丝的电阻值，再根据该电阻值计算出电阻丝的长度，即得出液态黄磷在储罐中的液位高度。

优选的是，包括以下步骤：在储罐内竖直设置伸入储罐底部的电阻丝及与电阻丝平行的导电管，在导电管内从下至上间隔设置多个与导电管绝缘的电极，将各电极分别通过水平导线引出与电阻丝零电阻阻值连接，各电极单独通过导线从导电管内引出导电管的上端构成引出端，导电管的上端通过导线引出构成测量端；选择位于黄磷层上方最近的一个电极作为测量电极，在该测量电极的引出端和导电管的测量端加交流供电电路，测出两端的电压并计算出电阻值Rxs，该电阻值Rxs即为位于泥磷层和水层的电阻丝通过导电介质“泥磷和水”与导电管之间形成导电回路的等效电阻值；在测量电极引出端和位于最底部电极的引出端加交流供电电路，测出两端的电压并计算出电阻值R11，该电阻值R11即为电阻丝位于黄磷层的电阻值+位于泥磷层和水层的电阻丝通过导电介质“泥磷和水”与导电管之间形成导电回路的等效电阻值；计算电阻值Rxs和电阻值R11的差值Ry，根据电阻丝的阻值与长度系数计算出差值Ry对应的长度，即黄磷层的液位高度。

优选的是，所述电极的测量端均通过继电器与供电电路连接，各继电器的切换由智能数字仪表根据黄磷液位高度进行自动控制。

优选的是，在所述供电电路内串联一精密电阻，通过测量精密电阻的电压及待测两端的电压，根据精密电阻的阻值计算出到待测两端的电阻值Rxs或R11。