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          淺談磁致伸縮液位計(jì)的應(yīng)用

          作者: 時(shí)間:2012-07-15 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
           1 磁致伸縮液位計(jì)的組成和原理

            1.1 組成

            磁致伸縮式液位計(jì)是一種可進(jìn)行連續(xù)液位、界面測(cè)量,并提供用于監(jiān)視和控制的模擬信號(hào)輸出的高精度的測(cè)量?jī)x表,由三部分組成:(A)360度內(nèi)磁浮子;(B)傳感器 (壓磁傳感器和磁致傳感管);(C)塑封全智能化電子裝置。可智能化編程,帶有液晶顯示,可顯示總體液位,界面液位,以及溫度輸出的電信號(hào),實(shí)際液位值,溫度值, 帶有偏移量的實(shí)際液位值等。

            1.2 工作原理

            在一非磁性傳感管內(nèi)裝有一根磁致伸縮線(xiàn),在磁致伸縮線(xiàn)一端裝有一個(gè)壓磁傳感器,該壓磁傳感器每秒發(fā)出10個(gè)電流脈沖信號(hào)給磁致伸縮線(xiàn),開(kāi)始計(jì)時(shí),該電流脈沖同磁性浮子的磁場(chǎng)產(chǎn)生相互作用,在磁致伸縮線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)扭應(yīng)力波,這個(gè)扭應(yīng)力波以已知的速度從浮子的位置沿磁致伸縮線(xiàn)向兩端傳送。直到壓磁傳感器收到這個(gè)扭應(yīng)力信號(hào)為止,壓磁傳感器可測(cè)量出起始脈沖和返回扭應(yīng)力波間的時(shí)間間隔,根據(jù)時(shí)間間隔大小來(lái)判斷浮子的位置,由于浮子總是懸浮在液面上,且磁浮子位置隨液面的變化而變化,即時(shí)間間隔大小也就是液面的高低,然后通過(guò)全智能化電子裝置將時(shí)間間隔大小信號(hào)轉(zhuǎn)換與被測(cè)液位成比例的 4 ~2 0 m A 信號(hào)(HART)進(jìn)行輸出。

            2 特性

            2.1 優(yōu)點(diǎn)

            (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,僅由三部分組成;

            (2)高精度,滿(mǎn)量程的0.01%,最大誤差不超過(guò)1.27mm;

            (3)標(biāo)定極其簡(jiǎn)單,無(wú)需實(shí)標(biāo),只需按按鈕或者使用 HART 協(xié)議;

            (4)對(duì)于重新標(biāo)定或忘記標(biāo)定值,無(wú)需重新校驗(yàn);

            (5)測(cè)量范圍大,0~22m;

            (6)可同時(shí)測(cè)量總體液位和界面液位,以及溫度輸出;

            (7)壓力范圍大,最大207Bar,標(biāo)準(zhǔn)的是66Bar;

            (8)溫度范圍大,-196℃到427℃;

            (9)可現(xiàn)場(chǎng)替換差壓式,電容式,超聲波式,雷達(dá)式,外浮筒式,鋼帶或伺服馬達(dá)式等液位變送器。

            2.2 缺點(diǎn)

            (1)不能測(cè)量高粘度液體和泥漿,天線(xiàn)浸在被測(cè)液體或其飽和汽體中工作,不適用于有壓、自聚、有腐蝕、有毒、高黏度液體的測(cè)量。

            (2)浮子沿著波導(dǎo)管外的護(hù)導(dǎo)管上下移動(dòng),有時(shí)會(huì)被卡住。

            3 實(shí)例分析、比較

            3.1 差壓變送器和磁致伸縮液位計(jì)測(cè)量界面分析比較

            圖1、2是一個(gè)化工裝置中典型的化合反應(yīng)器液位測(cè)量示意圖。上面是油(苯及其化合物)下面是液體催化劑。由于催化劑的密度比油大,兩種物料會(huì)自動(dòng)分離。工藝操作人員通過(guò)控制催化劑、油的界面(LT1測(cè)量)和油液位(LT2 測(cè)量)來(lái)保證化合反應(yīng)的生成率。兩個(gè)液位值必須精確控制在一定的范圍內(nèi),是系統(tǒng)停車(chē)聯(lián)鎖點(diǎn)。

            

          (1)采用差壓變送器測(cè)量界面誤差原因分析(圖1)

            初期我們用差壓變送器測(cè)量,差壓變送器測(cè)量時(shí)要用油密度和催化劑密度來(lái)確定儀表的零點(diǎn)和量程,這兩個(gè)值是理論計(jì)算出來(lái)的。

            以圖1為例差壓變送器(LT1)的差壓(P)計(jì)算公式為:

            

            實(shí)際油混合物在罐內(nèi)分離后。上面的油含有催化劑,下面的催化劑也含有油,且在水與油界面存在厚薄不一、密度不一的過(guò)度層,實(shí)際兩種物質(zhì)的密度和理論值有誤差;北方地區(qū)冬天溫度在0度以下,儀表需用蒸汽伴熱,由于蒸汽伴熱會(huì)造成導(dǎo)壓管內(nèi)的液體汽化,液體汽化后密度會(huì)發(fā)生變化,基于以上原因,從計(jì)算公式可以看出ρ1、ρ2密度值的變化造成了差壓液位變送器較大的測(cè)量誤差,最多的誤差可達(dá)10.0%。差壓變送器(LT2)的差壓(P)計(jì)算公式為:

            

            反應(yīng)器內(nèi)的油汽化會(huì)使差壓變送器(LT2)導(dǎo)壓管負(fù)壓側(cè)內(nèi)積液,因此需對(duì)導(dǎo)壓管負(fù)壓側(cè)充水。由于反應(yīng)器內(nèi)有壓力,導(dǎo)壓管負(fù)壓側(cè)內(nèi)時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)進(jìn)油,加上冬季拌熱,ρ4的密度發(fā)生改變。ρ4的變化造成LT2較大測(cè)量誤差。為保證測(cè)量的準(zhǔn)確,要定期對(duì)導(dǎo)壓管進(jìn)行沖水。

            (2)采用磁致伸縮液位計(jì)(圖2)

            磁致伸縮式液位計(jì)出廠(chǎng)是根據(jù)用戶(hù)提供的“上密度”和“下密度”確定浮子的重量。在測(cè)量界面時(shí),實(shí)際上是浮子浮在界面上,所受的浮力和重力相等。公式為:

            

            由于浮子所處位置的密度是相對(duì)固定的,即含油與含催化劑的百分率是相對(duì)固定的。從上面的公式可以看出ρ1、ρ2相對(duì)固定,浮子所受到的浮力是固定的。浮子精確的浮在界面和液面從而保證了磁致伸縮式液位計(jì)的高精度測(cè)量。

            磁致伸縮液位計(jì)可以同時(shí)測(cè)量液位和界面,在DCS內(nèi)加減模塊用液位值減界面值得到油的準(zhǔn)確高度,解決了圖1中LT2只能測(cè)量上部分油液位的不足,使工藝操作人員對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的情況了解的更清楚。差壓變送器導(dǎo)壓管冬天用蒸汽伴熱會(huì)造成導(dǎo)壓管內(nèi)的液體汽化,必需定期進(jìn)行排氣和充隔離液,當(dāng)物料有雜質(zhì)時(shí)會(huì)造成儀表堵塞,儀表維護(hù)人員工作量大,采用磁致伸縮式液位計(jì)后儀表維護(hù)量減少很多。

            3.2 用于大型儲(chǔ)罐界面測(cè)量時(shí)和伺服馬達(dá)液位計(jì)的比較

            在化工生產(chǎn)中大型儲(chǔ)罐界面的測(cè)量,伺服馬達(dá)液位計(jì)和磁致伸縮式液位計(jì)是用的最多的液位計(jì),精度都很高。但伺服馬達(dá)液位計(jì)缺點(diǎn)是:1)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu),不可避免帶來(lái)磨損問(wèn)題;2)標(biāo)定復(fù)雜;3)液面波動(dòng)時(shí)對(duì)測(cè)量有較大影響;4)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維修困難。基于以上原因我們用磁致伸縮式液位計(jì)優(yōu)于伺服馬達(dá)液位計(jì)。

            4 小結(jié)

            磁致伸縮式液位計(jì)作為一種新興的測(cè)量?jī)x表,具有精度高、穩(wěn)定性和可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。更適合于界面液位測(cè)量,未來(lái)在石油、化工、醫(yī)藥等行業(yè)將會(huì)有更大的市場(chǎng)。

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