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磁致伸縮液位計的應用

2019-01-16 來源:http://www.deveth.org

導讀:介紹磁致伸縮液位計的使用環境、用途、工作原理、特性,并與其他液位儀表作相應的比較分析。

  磁致伸縮液位計在世界范圍內廣泛應用于過程容器的精確液位測量。高精度和免維護成為選擇這種產品的兩個重要原因。擁有溫度高達427℃和壓力達207bar的可選等級。磁致伸縮液位變送器幾乎適合所有的應用條件。HART和HONEYWELL DE通訊協議選項使磁致伸縮液位計和大多數的控制系統可以更加方便的進行數字連接。內置LCD可以提供4-20mA,百分比和其他工程單位顯示。
  當用于儲罐時,考慮到高精度,低維護和合理的價格,用戶樂意在他們的儲罐上安裝高精度磁致伸縮變送器。由于具有可以方便地安裝到達到22米高罐的能力,所以可以解決幾乎所有的液體存儲應用問題:一些常用液體包括水,酸液,腐蝕劑,丙烷,氨水,油,燃劑,藥劑,廢液等??梢栽谂P罐或球罐內提供精確的輸出。
  磁致伸縮液位計可用于替代浮筒。在動態處理時大多數浮筒液位計都在操作中重復發現如下問題:大多數輸出誤差是由重力改變,扭力管滲漏,過程介質黏結在扭力管和轉換器上產生的。磁致伸縮液位計可以插入現有的過濾器浮筒或者新的外浮筒精心測量,可以改善上述不足。精度也可以實現巨大的提高。另外,這是一個更新氣動過濾變送器的非常方便的辦法。
  磁致伸縮液位計可以用于界面測量。并且是目前優選的液位界面測量和控制的技術。磁致伸縮液位計可以提供兩個獨立輸出:一,界面;二,總體液位??梢赃m用于比重差最小為0.02S.G.的情況。常用于油水界面的測量,和其它包括酸罐,丙烷容器,除鹽器和污水池等。
  利用磁致伸縮液位計的非接觸式測量,可以用做閥門定位器。在閥門尾部粘附著一塊磁鐵,磁致伸縮液位計就置于閥門尾部的旁邊。磁致伸縮液位計所固有的0.01%的高精度使其可以比其它產品能更好的測量和控制閥門位置。在進行精確控制時不需要重新標定。磁致伸縮液位計也可以用做設備定位器。工業設備需要對儀器精確定位。這可以通過磁致伸縮(非接觸測量)實現。它應用于許多器具,包括,大門,天窗,風門,液壓缸等。有按鍵結構,和4-20MA的輸出優勢,繁重的設計結構保證了用戶簡易的安裝和長期的使用壽命。
  用水槽決定流速的工業應用依靠精確的流速來監控他們的生產過程。許多這樣的設備上都安裝了磁致伸縮液位計,以輪流提供精確的液位測量從而得到流速變化。
  最后,利用磁致伸縮原理測量適合各種衛生應用,包括生物技術,制藥,和食品工業等。
一.工作原理
    在一非磁性傳感管內裝有一根磁致伸縮線,在磁致伸縮線一端裝有一個具有專利的壓磁傳感器,該壓磁傳感器每秒發出10個電流脈沖信號給磁致伸縮線,并開始計時,該電流脈沖同磁性浮子的磁場產生相互作用,在磁致伸縮線上產生一個扭應力波,這個扭應力波以已知的速度從浮子的位置沿磁致伸縮線向兩端傳送。直到壓磁傳感器收到這個扭應力信號為止,具有專利的壓磁傳感器可測量出起始脈沖和返回扭應力波間的時間間隔,根據時間間隔大小來判斷浮子的位置,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,即時間間隔大小也就是液面的高低,然后通過全智能化電子裝置將時間間隔大小信號轉換成與被測液位成比例的4—20mA信號進行輸出。
二、存放
儀表存放在通風干燥的環境里。
    溫度范圍:-40-65.5℃。
    濕度:0-100% R.H.  無冷凝
警告:帶/SW3選項的變送器,其探頭為柔性軟纜,外有密封的不銹鋼護套,當把柔性軟纜探頭移出不銹鋼護套時,小心不要使探頭受潮,并防止水分進入不銹鋼護套。
三、技術參數
1. 結構組成
采用標準化設計,結構極其簡單,僅由三部分組成:
A)360度內磁浮子;
B)傳感器 (壓磁傳感器和傳感管);
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,實際液位值,溫度值, 帶有偏移量的實際液位值等。
2. 功能特點
A、  高精度:滿量程的0.01%
B、  電源:13.5--36VDC兩線制回路供電
C、  測量范圍:最大23M
D、  可同時測量總體液位和/或界面液位,以及溫度輸出
E、  壓力范圍:最大207Bar,標準是66Bar
F、  溫度范圍是-196℃到 427℃
G、  標定極其簡單,無需實標,僅僅只需按按鈕或者使用HART協議
H、  可現場替換差壓式,電容式,超聲波式,雷達式,外浮筒式,核子式,鋼帶或鋼帶伺服式等液位變送器
I、  采用雙室結構,電子部件和接線端子是獨立的
J、  對于下列的參數變化不會產生漂移和誤差:介電常數變化,氣相組份變化,溫度變化,壓力變化
四、實例分析
  差壓式液位計和磁致伸縮液位計測量界面分析比較
  例如,我廠低溫甲醇洗萃取塔液位計LT0969,其上面介質為苯,下面介質為甲醇和水的混合物。由于甲醇和水的混合物比苯的密度大,兩種物料能自動分離。工藝人員只能通過界面顯示來保證介質苯的純度。
⑴采用差壓式液位計測量界面的誤差分析
當用差壓式液位計測量時,要用苯的密度和甲醇和水的混合物的密度來確定該儀表的零點和量程,這兩個值是理論計算出來的。
實際差壓為△P=H(ρ下-ρ上)g
H———甲醇和水的混合物的高度
ρ下——甲醇和水的混合物的密度
ρ上——苯的密度
實際混合物在塔內分離后,上面的苯含有少量的甲醇和水的混合物,下面的甲醇和水的混合物含有苯,且界面存在厚薄不一、密度不一的過度層,實際兩種物質的密度和理論值有差誤;在冬季儀表加上伴熱導致其介質密度有所改變,給測量帶來了較大的誤差,最大誤差可以達到10.0%。
⑵采用磁致伸縮液位計
磁致伸縮液位計出廠是根據甲醇和水混合物的密度ρ下與苯的密度ρ上來確定浮子的重量。在測量界面是,實際上是浮子浮在界面上,所受的浮力和重力相等。浮子精確的浮在界面上從而保證了磁致伸縮液位計的高精度測量。
五、磁致伸縮液位計與電浮筒的技術對比
對比項
電浮筒
磁致伸縮液位計
 
 
 
 
原理
 
重力檢測原理?!?/div>
被測介質液位的變化引起內筒位置的變化,該變化被傳遞到扭力管組件上,使扭力管與芯軸同步轉動。同時固定在扭力管芯軸上的磁鐵發生旋轉位移,改變了由霍爾效應傳感器檢測的磁場。該傳感器將磁場信號轉換為電信號,從而感應出液位位置。
磁致伸縮原理?!?/div>
在傳感管內裝有一根磁致伸縮線,磁致伸縮線一端裝有壓電傳感器,電子部件每秒發出10個電流脈沖信號給磁致伸縮線,并開始計時,該電流脈沖與磁性浮子的磁場相遇時相互作用,在磁致伸縮線上產生一個扭應力波,扭應力波以已知的速度從浮子的位置沿磁致伸縮線向兩端傳送,壓磁傳感器收到扭應力信號,根據時間間隔大小來計算浮子的位置,從而計算出液位或界位位置
主要組成部件
外浮筒、測量內筒、扭力管、電子部件
外浮筒、磁浮球、磁致伸縮導桿、電子部件 
 
 
 
 
主要技術參數
溫度
-195℃—400℃
-195℃—427℃
壓力
真空—16MPa
真空—20.7MPa
粘度
500CP
1500CP
量程
300—3000mm
100—9100mm
精度
0.5%F.S
0.01%F.S或0.05″取大者
重復性
0.5%F.S
0.005%F.S或0.015″取大者
非線性
0.5%F.S
0.005%F.S或0.035″取大者
信號輸出
4—20mA,單一輸出
4—20mA,可以兩路模擬量輸出
通訊協議       議 
HART
HART,FF等
液位測量密度
0.3S.G.
0.33S.G.
界面測量密度差
0.1S.G.
0.03S.G.
防護等級
IP66或 IP65
IP67
測量內容
液面或界面單一測量
液面、界面、溫度三個量可以單一或同時測量
平均無故障時間 
1—3年
20 年
過程介質參數變化
溫度變化
電浮筒根據浮力來檢測浮筒受到重力變化的原理決定了其精度隨溫度變化精度影響較大
溫度變化對磁致伸縮影響非常小。
密度變化
介質密度的變化對電浮筒的測量準確度影響非常大
介質密度變化對磁致伸縮測量精度
影響小
壓力變化
壓力變化對電浮筒測量影響小
壓力變化對磁致伸縮的測量無影響
 
結構比較 
機械部件+電子部件,采用的是機電構造,有機械上的連接和磨損,壽命有限
純電子部件,無機械部件,主要替換部件為電子模塊,可靠性高,壽命長,結構先進
安裝
頂裝或側裝,垂直度要求高,小的安裝斜度會對測量帶來大的影響。頂裝電浮筒量程稍大需要安裝靜井
頂裝或側裝,安裝要求低,一定的安裝斜度對測量和應用無影響,大量程頂裝無需安裝靜井
調試標定
電浮筒第一次投運時須現場實物標定;使用一段時間后,機械部件會有磨損并產生機械疲勞,還必須定期標定
磁致伸縮第一次投運則無需現場實
物標定,只需通過三個按鍵就可輕松實現設置,簡單快捷,且只需標定一次,無需定期標定
維    護
電浮筒產品由于其自身原理的限制,須定期標定,定期維護,對于不清潔的介質的應用,還必須定期清洗,維護成本高
磁致伸縮產品無需定期標定、定期維護,無機械可動部件,維護成本幾乎沒有
備品備件
電浮筒產品有機械可動部件,須定期更換和儲存備品備件,備品備件成本高
磁致伸縮只有一個電子模塊部件,是數字化產品,使用壽命長,無需備品備件
  六、綜上所述,磁致伸縮液位計作為一種新興的測量儀表,它的各種特性和功能均優于傳統的液位測量儀表,其結構簡單、測量精度高、使用條件廣、維護量小,特別是在測量界面方面具有其他儀表無法比擬的優勢,使其在未來的儀表行業發展中,占據了較大的份額。
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