1 磁致伸(shēn)縮液位(wèi)計(jì)的組成和原理
1.1 組成
磁(cí)致伸縮式液位計是一種可進行連續液位、界麵(miàn)測(cè)量,並(bìng)提(tí)供用於監視和控製的模擬信(xìn)號輸出的高精度的測量(liàng)儀表,由三部分組成:(A)360度內磁浮子;(B)傳(chuán)感器 (壓磁傳感器和磁致傳感管);(C)塑封全(quán)智能化電子裝置。可智能化編程,帶有液晶顯示,可顯示總體液位,界麵液位,以及溫度輸出的電信號,實際液位值,溫度值, 帶有偏移量的實際液位值等(děng)。
1.2 工作原理
在一(yī)非磁性傳感管內裝有一根磁致伸縮線,在磁致伸縮(suō)線一端裝有一個壓磁傳感器,該壓磁傳感器每秒發出10個(gè)電流脈衝信(xìn)號給磁(cí)致伸縮線,開始計時,該電流脈衝同磁性浮子(zǐ)的磁場產(chǎn)生相互作用,在磁致伸縮線上產生一(yī)個扭應力波,這個扭應力波以已知的速度從浮子的(de)位置沿(yán)磁致(zhì)伸縮線向(xiàng)兩端傳送(sòng)。直到壓磁傳感器收(shōu)到這個扭應力信號為止,壓磁傳感(gǎn)器可測量出(chū)起始脈衝和返回扭應力波間的(de)時間(jiān)間隔,根據時間間隔大小來判斷浮子的位置,由於浮子總是懸浮(fú)在液麵上,且磁浮子位置隨(suí)液麵的變化而變化,即時間間隔大小也就是液麵的高低,然後通過全智(zhì)能化電(diàn)子裝置將時間間隔大(dà)小信號轉換與(yǔ)被測(cè)液位成比例的 4 ~2 0 m A 信號(HART)進行輸(shū)出。
2 特性
2.1 優點
(1)結構簡單,僅由三部分(fèn)組成;
(2)高精(jīng)度,滿(mǎn)量程的0.01%,大誤差不超過1.27mm;
(3)標定其簡單,無需(xū)實標,隻需按按鈕或者使用 HART 協議;
(4)對於重新標定或忘記標定值,無需重新校驗(yàn);
(5)測量範圍大,0~22m;
(6)可同時測量總體液位和界麵液位,以及溫度輸出;
(7)壓力範圍大,大207Bar,標準的是66Bar;
(8)溫度範圍大(dà),-196℃到(dào)427℃;
(9)可現場替換差壓式,電容式,超聲波式,雷達(dá)式,外浮筒式,鋼帶或(huò)伺服馬達(dá)式等液位變送器。
2.2 缺點
(1)不能測(cè)量高粘度液體和泥漿,天線浸(jìn)在被(bèi)測液體或其飽和汽(qì)體中工作,不適用於有壓、自聚、有腐蝕、有毒、高黏度液體的測量(liàng)。
(2)浮子沿著波導管外的護導管上下移動,有(yǒu)時會被(bèi)卡住。
3 實例分析、比較
3.1 差壓變送(sòng)器和磁致伸(shēn)縮液位計測量界麵分析比較
圖1、2是一個化工裝置中典型的化合反應器液位(wèi)測(cè)量(liàng)示意圖。上麵是油(苯及(jí)其化合物)下麵是液體催化劑。由於催化劑的(de)密度比油大,兩種物料會自動(dòng)分離。工藝操作人員通過控製催化劑、油(yóu)的界(jiè)麵(LT1測量)和油液位(LT2 測量)來保證化合反應的生成率。兩個液位值必須精確控(kòng)製在一定的範(fàn)圍內,是係(xì)統停(tíng)車聯鎖點。
初期97视频(men)用差壓變送器測量(liàng),差壓變送器測(cè)量時要(yào)用油密度和催化劑密度(dù)來確定儀表的零點和量程,這兩個值是理論計算出來(lái)的。
以圖1為例差壓變送器(LT1)的差壓(P)計算公式為(wéi):
實際油混合(hé)物在罐內分離後。上麵的(de)油含有催化劑,下麵的催化(huà)劑也含有(yǒu)油,且在水與油界麵存在厚薄不一、密度不一(yī)的過度層(céng),實際兩(liǎng)種物質的密(mì)度和理論值有誤差;北方(fāng)地區冬天溫度在0度以下,儀表需(xū)用蒸汽伴熱,由於蒸(zhēng)汽伴熱會造成(chéng)導(dǎo)壓(yā)管內(nèi)的液體汽化(huà),液體汽化後(hòu)密度會發生變化,基於以上原因,從計算公式可以(yǐ)看出ρ1、ρ2密度值的變化造(zào)成了差壓液位變送器較大的測量誤差,多的誤差可達10.0%。差(chà)壓變送器(LT2)的差壓(P)計(jì)算公式(shì)為:
反應器內的油汽化會使差壓變送器(LT2)導壓管負壓側內積液,因此需對導壓(yā)管負壓側充水。由於反應器內有壓力,導壓管負壓側內時間長了會進油,加上冬季拌熱(rè),ρ4的密度發生改(gǎi)變。ρ4的變化造(zào)成LT2較大測量誤差。為保證測(cè)量的準確,要(yào)定期(qī)對導壓管進行衝水。
(2)采用磁致伸(shēn)縮液位計(圖2)
磁(cí)致伸縮式(shì)液位(wèi)計出廠是根據(jù)用戶提供的“上密度(dù)”和(hé)“下密度”確定(dìng)浮子的重量。在(zài)測量界麵(miàn)時,實際上是浮子浮(fú)在界麵(miàn)上,所受的浮力和重力相等。公式為(wéi):
由於浮子所處位置的密度是相對固定的,即含油與含催化劑的百分率是相對固定的。從上麵(miàn)的公式(shì)可以看出ρ1、ρ2相對固定,浮子所受到的浮(fú)力是固定的。浮子精(jīng)確的浮在(zài)界麵和液麵從而保證了磁(cí)致伸(shēn)縮式液位計的高精度測量。
磁致伸縮液位計可以同時測量液位和界麵,在DCS內加減模塊用液位值減界麵值得到油的準確高度,解決了圖1中LT2隻能測量上部分油液位的不足(zú),使工藝操作(zuò)人員對(duì)反應器內的(de)情況了解的更清楚。差壓變送器導壓(yā)管冬天用(yòng)蒸汽(qì)伴熱會造(zào)成導壓管內的液體汽化,必需定期進行排氣和充(chōng)隔離液,當物料有雜質時會(huì)造成(chéng)儀表堵塞,儀表維護人員工作量大,采用磁致伸縮(suō)式液位計(jì)後儀表維護量減(jiǎn)少很多。
3.2 用於大型儲罐界麵測量時和伺服馬達液位計的比較
在化工生產中大型儲罐界麵(miàn)的測量(liàng),伺服馬達液位計和磁致伸縮式液位計是用的多的液(yè)位計,精(jīng)度都很高。但伺服馬達液位(wèi)計缺點是:1)機械傳動機構,不可避免帶來磨損問題;2)標定複雜;3)液麵波動時對測量有較大影響;4)結構複雜,維修困難。基於以上原因我(wǒ)們用(yòng)磁致伸縮式液位計優於伺服馬達液位計。
4 小結
磁致(zhì)伸縮式液(yè)位計作為一種新興的測量(liàng)儀表,具(jù)有精度高、穩定性(xìng)和(hé)可靠性好的優點。更適合於界麵液位測量,未來在石油、化工、醫藥等行業將會有更大的市場。
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