磁致伸缩液位计的特点及应用

磁致伸缩液位计的特点及应用
作者：李长春





一、概述

       随着科学技术的迅猛发展，高新技术在各行业中得到了广泛的应用，高科技含量的磁致伸缩液位传感器，应用于各类储罐的液位测量。该种液位仪具有精度高、环境适应性强、安装方便等特点。因此，广泛应用于石油、化工等液位测量领域，并逐渐取代了其它传统的传感器，成为液位测量中的精品。我公司新建项目二硫化碳储罐，液位的测量由磁致伸缩液位计实现。

二、工作原理

       磁致伸缩式液位计是采用磁致伸缩原理设计的。其工作原理是：在一非磁性传感管内装有一根磁致伸缩线，在磁致伸缩线一端装有一个压磁传感器，该压磁传感器每秒发出 10 个电流脉冲信号给磁致伸缩线并计时，该电流脉冲沿磁致伸缩线向下传送，产生一个向下运动的环形磁场，该环形磁场同磁性浮子的磁场产生相互作用，在磁致伸缩线上产生一个扭应力波，这个扭应力波以已知的速度从浮子的位置沿磁致伸缩线向两端传送，直到压磁传感器收到这个扭应力信号为止。压磁传达室感器可测量出起始脉冲和返回扭应力波的时间间隔，根据时间间隔大小来判断浮子的位置，由于浮子总是悬浮在液面上，且磁浮子位置随液面的变化而变化，即时间间隔大小也就是液面的高低，然后通过全智能化的电子装置将时间间隔信号转换为与被测液位成比例电流信号输出。

三、特点

1、界面测量：伸缩液位计可以用于界面测量。磁致伸缩液位计是目前最好的界面测量和控制的技术。用于测量界面时可以适用于比重差最小为 0.03S.G.，的情况。常用于油水界面的测量，在我厂主要是用于二硫化碳与水界面的测量。在 20 度时，二硫化碳与水的密度比为：1.261：1。浮子由厂家按此比例特殊制做。

2、过程控制测量：磁致伸缩液位计广泛用于过程容器液位监测。高精度和免维修是我们选择这种技术的两大因素。工作时耐温 427℃耐压 207bar，因此适用于几乎所有的过程控制应用，FF 现场总线，HART 或 Honeywell DE 通迅协议选项可使其方便地与上位系统进行数字通迅。

3、替代浮筒液位计：大多数的扭力管式的浮筒液位计变送器在过程应用中都重复出现以下问题：介质比重变化导致输出偏差较大等。磁致伸缩液位计可直接配带外浮筒组成一套完整测量装置，也可以插入现有外浮筒中进行液位计测量并能很好的解决上述问题，同时在测量中可实现精度的较大提高。因此测量方式也是扭力管式浮筒液位计的理想替代品。储罐控制、燃油原油和溶液、各种化学试剂、水及污水处理和洪水控制等领域都有应用。

5、其它：高精度，高稳定性，高可靠性，使用寿命长，安装方便。连续可调，且调整量很大。且上下液面是独立感应开关动作，准确可靠。

四、选型设计

根据我厂介质二硫化碳与现场环境情况确定，选型如下：

1、传感器探杆材质为 316L 不锈钢，变送器壳体材质为双腔铝外壳。

2、探杆的类型：标准的刚性探杆，5/8＂外径，长度提供法兰面到罐底的长度。

3、变送器：标准现场一体化变送器带有观察窗，并有液晶显示，一个液位输出。

4、过程温度：最高 77 度，变送器顶部与储罐孔相距 8＂/20cm

5、浮子类型：根据介质制作特殊浮子

6、控杆长度：探杆长度=法兰面-底部死区范围，最小是 2.5＂

五、安装

       DN100 法兰安装，过程连接为 NPT3/4＂，使安装 简单并能节省安装成本，性能更可靠如罐高超过 3 米，做底部固定支架支架，以固定探杆，使测量更准确。

六、如何实现液位显示

       高低液位报警功能磁致伸缩液位计的二次仪表采用标准输出信号，便于微机对信号进行处理，容易实现联网工作，提高整个测量系统的自动化程度。进入二次仪表，由二次仪表进声光报警器实现。

七、其它测量方式介绍

       采用人工爬罐，投尺进行测量。用带有重锤的米制钢带卷尺或带有刻度的标尺计量，手工记录读数，人工查表换算，最后得到数据。这种测量方法不仅劳动强度大，同时存在不安全因素，也无法保证精度。个别地方有用电容式/扩散硅压力式液位计测量，由于这类传感器零漂移长期工作稳定性差。采用等压式皮膜液位计或机械式浮子液位计。但因皮膜式液位计受温度影响大，且存在漏气问题，机械浮子液位计又经常出现钢带卡死现象。

八、注意事项

       传感器的屏蔽电缆线必须避开大功率电源，射频信号源和其它有噪声的传输线等。电缆的屏蔽线必须完好无断线，并接到二次仪表地端:不要将屏蔽线接到传 感器的任何部分，也不要将传感器的螺钉与地或其它电接点连接。对特殊应用，可以加接瞬态抑制器或滤波器等。

       磁致伸缩线性位移传感器的电压、电流、速度模拟输出信号都可通过反向开关使其零点和满量程的位置对调。当为标准方式时，零点位于传感器的上端，满量程位于传感器的末端;当为反向方式时，零点和满量位置相反，这种功能通过将橙色线的不同接法得以实现。 标准方式接线:直接将橙色线接到电源正端红色线上或将其不接包好。反向方式接线:直接将橙色线接到电源负端黑色线上。

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