磁致伸縮液位計在罐區(qū)液位測量方面的應(yīng)用分析

1、磁致伸縮液位計在罐區(qū)液位測量方面的應(yīng)用分析 南京普紳特機電科技有限公司濟南分公司一、液位計的市場趨向液位計應(yīng)用場合極不相同，因而種類也繁多。目前主要包括壓力式、差壓式、浮子鋼帶式、電容式、阻抗式、電位差式、機械式等多種方法。生產(chǎn)過程中各類塔釜罐液位的檢測目前仍是以壓力和差壓變送器為主。這除了其自身性價比還有一定的優(yōu)勢外，還有設(shè)計和應(yīng)用的習(xí)慣問題。其次是磁浮子式、浮筒式、電容式液位計也有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用量。隨著技術(shù)發(fā)展，磁致伸縮式、超聲波式和射頻導(dǎo)納式液位計的用量將會迅速增加，壓力（差壓）式液位計比例會有所下降。依據(jù)介質(zhì)和現(xiàn)場條件的不同，各種液位計各展優(yōu)勢，將形成一個多元化的局面。罐區(qū)儲罐由于其容積很

2、大，要求液位計精度很高，過去大多用浮子鋼帶式液位計，伺服式和靜壓式也有一定應(yīng)用量。然而無論是浮子鋼帶式、伺服式還是靜壓式液位計，都不是測量罐區(qū)儲罐液位的最佳方式。浮子鋼帶式液位計安裝復(fù)雜，可靠性也低；靜壓式液位計受介質(zhì)密度和溫度影響很大，為消除這些影響，一套完善的靜壓測量系統(tǒng)其價格也很高；伺服式液位計精度較高，但由于其有機械傳動機構(gòu)，不可避免帶來磨損問題，同時價格也偏高。上個世紀(jì)九十年代以來，雷達液位計進入市場，由于其精度較高，可靠性也高，使用方便，因此在罐區(qū)中用量迅速增加，成為近十年罐區(qū)液位首選儀表。近幾年磁致伸縮式液位計異軍突起，由于其高精度、高穩(wěn)定、高可靠及長壽命而更適于罐區(qū)儲罐液位測量

3、，應(yīng)用量也必將迅速增加，逐漸會和雷達式液位計平分秋色。光纖液位計可以做到現(xiàn)場無電檢測，安全性好，這是其突出的優(yōu)勢，缺點是仍然有很多機械傳動部件，故障率就會增加，安裝也復(fù)雜些。超聲波物位計精度略低些，但其安裝簡單價格適中，因此，也會在罐區(qū)中有一席之地。二、罐區(qū)液位儀表的應(yīng)用現(xiàn)狀1. 對于常壓罐多采用單法蘭液位變送器；對于帶壓罐常采用雙法蘭液位變送器來進行測量。這是最簡單實用而且經(jīng)濟的方法，但此種方法需要計算液位遷移量，比較麻煩。對于球罐或大型儲罐則不太適用，尤其不適用一些高溫介質(zhì)及攪拌介質(zhì)、高黏度介質(zhì)、有毒或腐蝕性介質(zhì)的液位測量。2. 對于一些測量范圍比較大同時精度要求又較高的儲罐測量，磁致伸縮

4、液位計有非常大的優(yōu)勢。此種液位計可采用通訊方式、模擬、數(shù)字方式實現(xiàn)信號遠(yuǎn)傳，可內(nèi)置溫度傳感器同時測量介質(zhì)溫度，也可同時完成液位、界面的測量。3. 對于非接觸式液位測量可選用超聲波或雷達液位計。超聲波液位計應(yīng)用要考慮到探頭超聲波的衰減及物料表面的反射特性，從而計算出探頭的最大測量范圍?？傊?，罐區(qū)液位選項遵循的原則是在罐體上的儀表開孔應(yīng)盡量少，最好1塊儀表就可以實現(xiàn)必要的功能。三、磁致伸縮液位計的技術(shù)優(yōu)勢1原理描述磁致伸縮線性位移/液位傳感器的檢測機理基于傳感器核心檢測元件磁致伸縮波導(dǎo)絲與游標(biāo)磁環(huán)間的魏德曼效應(yīng)。 測量時，電子倉中的激勵模塊在敏感檢測元件（磁致伸縮波導(dǎo)絲）兩端施加一查詢脈沖，該脈沖

5、以光速在波導(dǎo)絲周圍形成周向安培環(huán)形磁場，該環(huán)形磁場與游標(biāo)磁環(huán)的偏置永磁磁場發(fā)生耦合作用時，會在波導(dǎo)絲的表面形成魏德曼效應(yīng)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力波，扭轉(zhuǎn)波以聲速由產(chǎn)生點向波導(dǎo)絲的兩端傳播，傳向末端的扭轉(zhuǎn)波被阻尼器件吸收，傳向激勵端的信號則被檢波裝置接收，電子倉中的控制模塊計算出查詢脈沖與接收信號間的時間差，再乘以扭轉(zhuǎn)應(yīng)力波在波導(dǎo)材料中的傳播速度（約2830m/s），即可計算出扭轉(zhuǎn)波發(fā)生位置與測量基準(zhǔn)點間的距離，也即游標(biāo)磁環(huán)在該瞬時相對于測量基準(zhǔn)點間的絕對距離，從而實現(xiàn)對游標(biāo)磁環(huán)位置的實時精確測量。磁致伸縮直線位移傳感器工作原理2磁致伸縮液位計的技術(shù)特點高精度 由于磁致伸縮液位計是通過測量發(fā)射脈沖和返回脈沖的時

6、間差來確定被測位移量，因此測量精度極高。其非線性小于0.05%FS，重復(fù)性小于0.001%FS,分辯率小于0.002%FS。如此高的測量精度在當(dāng)今液位測量中是獨一無二的，而其他類型的傳感器很難達到此精度。多參數(shù)測量 磁致伸縮液位計的另一大特點是集測量液面、界面、溫度等參數(shù)于一身。因為磁致伸縮液位計中的電子部件可以探測到由同一發(fā)射脈沖產(chǎn)生的連續(xù)磁波，所以在同一探測桿上可配裝2個甚至多個磁浮子。只要保證浮子重量與介質(zhì)比重相對應(yīng)，則可同時測得液面和界面，真正實現(xiàn)多參數(shù)測量。 若將多個溫度傳感器埋入磁致伸縮液位計的傳感桿內(nèi)，則在可測量液位的同時還能得到介質(zhì)的多點溫度及液面下的平均溫度。安全性高 磁致伸

7、縮液位計的防爆等級一般有隔爆型和本安型2種，適合在各種易燃、易爆、高溫、高壓等危險場所使用。且用磁致伸縮液位計測量時無需人工開啟罐蓋，避免了人工測量帶來的不安全隱患?？煽啃愿?，故障率低，壽命長 由于磁致伸縮液位計的整個變送器密封在不銹鋼管內(nèi)，其傳感元件和被測介質(zhì)非接觸，所以雖然測量過程是不斷重復(fù)的，也不會對傳感器造成任何磨損。因此，它具有工作可靠性高、故障低、壽命長的優(yōu)點，適合各種惡劣環(huán)境。安裝維護簡便 由于磁致伸縮液位計采用法蘭連接方式，幫安裝極其簡便，而且無需安期維護或重新標(biāo)定，給使用者帶來極大的方便。便于自動化管理磁致伸縮液位計一般輸出信號接口采用420mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號或RS-485數(shù)

8、字信號接口，可直接接入PLC、DCS系統(tǒng)或其他計算機管理系統(tǒng)，便于微機對信號進行處理。3磁致伸縮液位計與雷達、伺服液位計的比較在測量介質(zhì)介電常數(shù)低于5以下的烴類化合物方面的應(yīng)用比較。 目前在罐區(qū)市場中能夠與磁致伸縮液位計競爭的產(chǎn)品主要有2類：一類是雷達式液位計，另一類是伺服式液位計 。對于烴化合物罐區(qū)測量的工況特點是：a）測量介質(zhì)是烴化合物，介質(zhì)有揮發(fā)而且介質(zhì)介電常數(shù)低于以下，對于雷達直接測量來講，應(yīng)用效果不會太理想。因此內(nèi)浮盤罐考慮用雷達直接來測量浮盤，相當(dāng)于浮盤定位的測量。但是固定頂罐測量效果可能就不會太理想，如需保證測量精度，也可使用價格昂貴的FMCW工作原理的計量級雷達，安裝必須加裝導(dǎo)

9、波管。b）罐的形式主要有固定頂貯罐和內(nèi)浮頂貯罐，所以每種罐的測量特點有所區(qū)別。 （一）雷達液位計與磁致伸縮液位計相比有4點不足1)只能測量單一液面，不能測量界面與溫度，當(dāng)然更無法靠單臺雷達表測量密度、重量、容積等若干重要指標(biāo)（注意，此概念只針對FF總線協(xié)議）。2)價位不合理。測量精度1mm的雷達液位計，價格高的達9萬，低的也要在5萬以上；與液位計的價格大體相同的產(chǎn)品，測量精度低，一般在幾毫米到10幾毫米之間，不能實現(xiàn)準(zhǔn)確地監(jiān)測、測量，更不能實現(xiàn)準(zhǔn)確計量，更不適用于今后對庫存的嚴(yán)格管理（提示，本文所涉及到的雷達液位計不包括國內(nèi)產(chǎn)品）。3)雷達液位計安裝要求高，對于測量介電常數(shù)低的介質(zhì)，都需要安裝

10、導(dǎo)波管。4)雷達液位計受介電常數(shù)的影響，對于介電常數(shù)較低的介質(zhì)測量效果不理想；不能測量液化氣等。而這一點正是磁致伸縮液位計的突出優(yōu)勢。（二）伺服式液位與磁致伸縮液位計相比有5點不足伺服式液位計也是目前應(yīng)用于大庫區(qū)的液位計，對比起來，該產(chǎn)品有以下不足：1）僅一個伺服式液位計并不能實現(xiàn)的多功能測量，必須通過三套以上的裝置實現(xiàn)，必須在一個罐上至少要開三個口，進行三次安裝。因此，工藝復(fù)雜，安裝也繁鎖，一般熟練工人或技術(shù)水平不高的專業(yè)人員不能勝任；而磁致伸縮液位計則不然，只要開一個口即可實現(xiàn)多功能測量，并安裝簡單，只要有機械常識的員工就可以現(xiàn)場操作。2）伺服式液位計是伺服電機式原理，屬于機械、電子結(jié)合類

11、產(chǎn)品，調(diào)試相當(dāng)復(fù)雜，必須由廠家專業(yè)調(diào)試人員到現(xiàn)場調(diào)試。由于帶有機械性原理，要定期標(biāo)、定期調(diào)試，是售后服務(wù)量較大的產(chǎn)品之一。3）伺服式液位計有一根鋼線帶一浮盤，浮盤隨液面上、下浮動，鋼線在電機輪上纏繞，因金屬材料的“疲勞”特性，鋼絲經(jīng)常斷裂，影響測量，故需要經(jīng)常更換鋼線，給現(xiàn)場管理人員又增加了技術(shù)難題。4）有的伺服式液位計可以測界面，不像磁致伸縮液位計可同時測量，伺服式液位計只能分步測量。5）在價格方面，1臺伺服式液位計的正常在萬以上。 磁致、伺服、雷達對比表 磁致伸縮液位計與市場中與雷達液位計，伺服式液位計相比，有很多突出的優(yōu)點，而雷達液位計以單一功能測量的不適用性，已經(jīng)不能與磁致伸縮液位計相

12、比。伺服式液位計雖然在某些方面有一定的優(yōu)點，但在用戶關(guān)注的幾個問題仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)遜色于磁致伸縮液位計。磁致伸縮液位計可“同時”測量并顯顯示液位、界位、溫度3個功能信號。雷達、伺服式液位計則不能“同時”測量、更不能“同時”顯示。磁致伸縮液位計的供電電壓為24V，雷達、伺服式液位計供電電壓為220V。磁致伸縮液位計不用定期標(biāo)定，一次標(biāo)定，終生受用（只要介質(zhì)比重在選定的范圍之內(nèi)）。液位計是電磁信號原理，沒有機械磨損。從安裝的角度看，僅僅緊固一個3/4“的NPT調(diào)節(jié)螺母，十幾分鐘安裝完畢。以伺服式液位計安裝步驟為例，大致分為以下幾步： 第一步：在罐頂或罐底至少開23個孔（液位計孔、溫度計孔等）。第二步：安裝導(dǎo)向管第三步：安裝液位計第四步：安裝溫度計第五步：安裝變送器第六步：溫度計與液位計接線第七步：變送器與液位計接線第八步：與控制室接線第九步：分別調(diào)試（這一