浅谈磁致伸缩式液位计在长庆气田的应用

浅谈磁致伸缩式液位计在长庆气田的应用
作者：姜涛；余国军；刘继龙；杨琴；刘伯昌





       作业六区集气站分离器、甲醇罐、污水罐区大部分使用翻柱式浮子液位计。近年来，该类新高液位计出现了浮球腐蚀穿孔、浮筒腐蚀结垢、顶杆下端锁销腐蚀断裂、磁性面板与浮球镀硬转换失灵等故障，此类问题在不同程度上影响集气站正常生产，结合现场实际娙选用磁致伸缩液位计在该区南10站现场试验，应用效果表明磁致伸缩式液位计具有安装简单、故障率低、计量准确和经济效益明显等优点，可以推广到其它集气站投入使用。1、集气站液位计运行现状

       作业六区集气站使用的液位计主要有2种，一是翻柱式浮子液位计，按安装类型分为顶装式和侧装式，主要应用于分离器、污水罐、甲醇罐液位计量，此类液位计共计有56具；二是玻璃板液位计，主要应用于甲醇罐液位计量，目前南22站、南35站、南39站甲醇罐安装玻璃板液位计。

通过对集气站2012-2013年液位计运行故障情况统计，发现翻柱式浮子液位计故障频次比较高，翻柱式浮子液位计主要存在以下几种故障：

（1）浮球腐蚀穿孔，此类问题比较常见；

（2）浮筒腐蚀结垢；

（3）顶杆下端锁销腐蚀断裂；

（4）磁性面板与浮球对应转换失灵。

2、集气站液位计类型

目前国内气田引用的液位计种类较多，主要由如下几种类型：

（1）超声波液位计

超声波液位计测量原理为超声波发出记录一个时间点，接受记录一个时间点，一般介质、相对恒定温度下传播速度为恒量，由声波的发射和接收之间的时间与速度来计算传感器到被测物体的距离。

①优点

无机械可动部分，可靠性高，安装简单、方便，属于非接触测量，且不受液体的粘度、密度等影响精度比较低。

②缺点

测试容易有盲区，不可以测量压力容器，不能测量易挥发性介质。

（2）电容式液位计

电容式液位计采用彩铃电容的额变化来测量液面的高低。它是一根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数和液面的介电常数不同，当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，电容量减小。所以，可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。电容液位计的灵敏度主要取决于两种介电常数的差值，而且，只有液体的介电常数和液面上的介电常数恒定才能保证液位测量准确，因被测介质具有导电性，所以金属棒电机都有绝缘层覆盖。

①优点

传感器无机械可动部分结构简单、可靠、精确度高，消耗电能小，动态响应快；维护方便，寿命长。

②缺点

被测介质需为导电率不低于10-3s/m的非结晶导电液体。被测液体的介电常数不稳定会引起误差。

（3）静压式液位计

一般来说，均匀液体的压强与高度成正比，静压式液位计利用专用压力表测量基准面上液柱的静压就可测得介质液位，该液位位置与介质密度与测量仪器有关，

①优点

普及范围广，容易校准。

②缺点

精度比较差，价格较高。

（4）磁致伸缩液位计

        传感器的电路在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场，脉冲电流磁场与浮子产生的磁场相遇，在相遇空间产生一个扭转波脉冲，脉冲沿波导丝传回并由检出机构检出，通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在液面位置。

优点

·仪表结构简单，施工方便，安装成本低。

·使用非接触的敏感元件，无损耗器件，长期可靠耐用。

·输出信号为绝对位置输出，对介电常数、气相组份、温度、压力等参数的变化不存在信号漂移或变值的情况，且无需定期标定和维护。

·在大致相同或较低的成本下，比起其它以电容、压力、机械式、超声波及磁浮装置等的测量系统由明显的优势，提供了更多测量参数、更高精度、更好地稳定性和更佳经济效益。

通过对以上几种液位计进行技术比较，同时结合生产实际，确定选用磁致伸缩式液位计在南10站分离器、污水罐液位计量中做效果试验。

3、磁致伸缩液位计的应用

3.1测量原理

       南10站试用磁致伸缩液位计，主要传输部分为：波导丝、浮子磁环、永久磁环、传输部分及检测机构等部分组成。传感器的电路在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。脉冲电流磁场与浮子产生的磁场相遇，再相遇空间产生一个扭转波脉冲，脉冲沿波导丝传回并由检出机构检出，通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确的确定浮子所在的液面位置。

       磁致伸缩液位计的技术优势，磁致伸缩液位计适合于高精度要求的清洁液位的液位测量，精度达到1mm，最新产品精度已经可以达到0.1mm。磁致伸缩液位计还可应用于两种不同液体之间的界位测量。

3.2现场试用

结合现场实际，我去2013年11月份选取南10站分2/1、分2/2及污水罐处安装磁致伸缩液位计做实验。

3.3应用效果评价

（1）仪表结构简单，施工方便

        磁致伸缩液位计浮球环套于远传杆上，远传杆与表头固定连接，仪表结构设计简单，安装快捷，只需要法兰连接，施工方便。计量精确，液位数字的变化不存在信号漂移或变值的情况，且无须定期标定和维护。磁致伸缩液位计出厂是根据用户提供的“上密度”和“下密度”确定浮子的重量。在测量界面时，实际上是浮子浮在界面上，所受的浮力和重力相等。脉冲电流转在波导丝产生电流磁场，电流磁场与脉冲电流相遇产生扭转波脉冲，脉冲沿波导丝传回并由检出结构检出，通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在液面位置，而且也为数字的变化不存在信号漂移或变值的情况，且无需定期标定和维护。

（2）故障率从降低，减轻员工劳动强度

（3）存在问题

液位计试用阶段，南10站分2/2液位计远传数据传回电脑，电动球阀无法自动排液，经排查为该液位计远传杆传输信号转换结构损坏，厂家更换远传杆后液位计运行正常。

4、结论与建议

经过磁致伸缩液位计在南10站现场运用，我们可以得出以下结论：

（1）仪表结构简单，施工方便，节约成本；

（2）计量精确，液位数字的变化不存在信号漂移或变值的情况，且无须定期标定和维护；

（3）故障率降低，浮球损坏率低，减轻员工劳动强度；

（4）磁致伸缩式液位计运行参数稳定，性能稳定；

（5）磁致伸缩液位计应用还需继续跟踪分析，建议在其他站应用推广实施。





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