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淺談投入式液位計在工業(yè)中的應(yīng)用

來源:上海自儀公司作者:上海自儀公司網(wǎng)址:http://3500123.cn

摘 要:投入式液位傳感器是一種測量液位的壓力傳感器,基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理,采用隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器,將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號,再經(jīng)過溫度補償和線性修正,轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號,一般適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測量。

一、投入式液位計測量原理

    投入式液位計的基本工作原理就是靜壓液位測量,即所測液體靜壓與該液體高度成正比的原理。液體介質(zhì)中,某一個深度產(chǎn)生的壓力就是測量點以上的介質(zhì)自身的重量所產(chǎn)生的。它與介質(zhì)的密度和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣瘸烧?。通過公式P=ρGH 反映了他們之間的比例關(guān)系。其中P=壓力,ρ=介質(zhì)密度,G=重力加速度,H=測量點的深度。

    投入式液位變送器一般采用擴散硅或陶瓷敏感元件的壓阻效應(yīng),將靜壓轉(zhuǎn)成電信號。經(jīng)過溫度補償和線性校正。轉(zhuǎn)換成4-20mADC 標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出。投入式液位變送器的傳感器部分可直接投入到液體中,變送器部分可用法蘭支架固定,安裝使用極為方便。固態(tài)結(jié)構(gòu),無可動部件,高可靠性,使用壽命長從水、油到粘度較大的糊狀都可以進行高精度測量,不受被測介質(zhì)起泡、沉積、電氣特性的影響寬范圍的溫度補償。它還具有電源反相極性保護及過載限流保護。

二、投入式液位計的特點

    投入式液位計精巧的結(jié)構(gòu),簡單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便??蓭в兄劐^的傳感器,適用于石油、化工、電力等行業(yè)的液位測量。

    投入式液位計優(yōu)點主要是:測量精度高;安裝方便;信號可遠傳遙控;可以通過選擇不同的材料抵抗各種介質(zhì)的腐蝕;適合用于防爆場合;價格適中。穩(wěn)定性好,滿度、零位長期穩(wěn)定,不受被測介質(zhì)起泡、沉積、電氣特性的影響。具有反向保護、限流保護電路,在安裝時正負(fù)極接反不會損壞變送器,異常時送器會自動限流。固態(tài)結(jié)構(gòu),無可動部件,高可靠性,結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟耐用,使用壽命長。

    投入式液位計缺點表現(xiàn)為:測量信號需要換算;無法測量超過125℃的高溫介質(zhì)溫度;測量介質(zhì)的密度必須均勻一致。了解了投入式液位計的基本工作原理之后,很多人對投入式液位變送器主要技術(shù)指標(biāo)是一知半解。

三、投入式液位變送器主要技術(shù)指標(biāo)

    以某一種投入式液位計為例,其測量范圍:0.3~110m 精度:0.2、0.5、1.0 級,工作溫度:-20~80℃,輸出信號:二線制4~20mADC,電源電壓:標(biāo)準(zhǔn)24VDC,不靈敏區(qū):≤±1.0%FS 負(fù)載能力:0-600Ω,相對溫度:≤85% 。防護等級:IP68 防爆標(biāo)志:ExiaⅡCT4-7.

四、投入式液位計的應(yīng)用

    投入式靜壓液位計具有標(biāo)準(zhǔn)的保護功能,以防止浪涌電壓、射頻干擾、過電壓和反極性保護,以確保高可靠性。目前,立式金屬罐底量測量還處于離線狀態(tài),即在空罐狀態(tài)下由人工測量,再通過幾何測量法給出的公式得出底量增

量。這種方法無法實現(xiàn)自動測量,費時費力,而且實時性差。而投入式液位計能彌補這一不足。投入式液位計是液位計中比較特殊的一種,我們平??吹降哪菢右何挥嫸加幸粋€特點,那就是只能夠測量一些精致的或者是沒有流速的液體,但投入式液位計能夠測量到流速非常的快液體物位。從而可以廣泛地用于非密封場合(敞口容器)的液位測量。

1.應(yīng)用案例:

    某煤化工公司循環(huán)水裝置應(yīng)用投入式液位計9 臺,用于測量循環(huán)水涼水塔塔下水池的液位,污水處理裝置應(yīng)用投入式液位計3 臺,用于測量污水集水池的液位?;赜盟b置應(yīng)用投入式液位計3 臺,用于測量回用水回收池液位及回收水儲罐液位。效果良好。之前均使用超聲波液位計,探頭夏季存在凝液情況,冬季結(jié)霜嚴(yán)重,影響測量,波動很大。

   某鋼鐵集團污水處理廠提供投入式液位計,對需凈化處理的含大量酸性溶液的污水儲液槽進行液位監(jiān)控。介質(zhì)中同時有大量的鐵屑漂浮物。安裝時,不將液位計投入到槽底,而是懸浮在距離槽底1M 左右的位置,并定期進行清洗。保證探頭不被埋沒在槽底污物中,并且保持探頭膜片的潔凈。

    長江航道大壩船閘采用投入式液位計對閘門上下游液位進行監(jiān)控,保證船只在通過閘門時安全平穩(wěn)。具體應(yīng)用:在閘門內(nèi)外各安裝一套投入式液位計,通過內(nèi)外側(cè)液位變化的速度調(diào)整閘門打開的位置,直至上下游水位一致,船只通過后,關(guān)閘蓄水。

2.與其他種類液位計的比較

    在工業(yè)領(lǐng)域中,要測量液位,除了投入式液位計的靜壓液位測量外,還有許多其他的方式和原理。

    浮球液位計是一種依靠浮力原理測量液位的方法。通常是通過浮球與刻度尺配合的方式,使觀測者能夠直觀讀取液位的高度。優(yōu)點:能夠快速、直觀地讀數(shù);價格低廉;安裝簡便。缺點:精度低;安裝受容器形狀結(jié)構(gòu)的限制比較大;不適合用于腐蝕性強、有危險性的介質(zhì);無法實現(xiàn)遠傳和調(diào)節(jié)。

    磁翻板液位計是靠安裝在容器內(nèi)部的磁力浮子,帶動容器外部的磁力翻板翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換和液位顯示。優(yōu)點:能夠快速、直觀地讀數(shù);價格較低;可實現(xiàn)遠傳和調(diào)節(jié)。缺點:精度低;安裝復(fù)雜;量程限制;安裝體積比較大。

    電容式液位傳感器是利用電容兩極板間電容值變化測量液面的高低。優(yōu)點:體積較小,容易實現(xiàn)遠傳和調(diào)節(jié);適用于具有腐蝕性和高壓介質(zhì)。缺點:介質(zhì)和液面上部的介電常數(shù)必須保持恒定才能準(zhǔn)確測量;測量范圍受金屬棒長度限制;對容器材質(zhì)有較高的要求;被測介質(zhì)具有導(dǎo)電性。

    雷達液位計是通過探測自身發(fā)出的微波(波長很短的電磁波)被液面反射后的信息換算物面位置。優(yōu)點:可以測量壓力容器內(nèi)液位,可以忽略高溫、高壓、結(jié)垢和冷凝物的影響;精度較高;與介質(zhì)無直接接觸;耐腐蝕性強;可在真空環(huán)境中使用;安裝簡便。缺點:價格昂貴;受容器幾何結(jié)構(gòu)和材料特性影響;容易受電磁波干擾。

    超聲波液位計是通過探測自身發(fā)出的超聲波被液面反射后的信號換算物面位置的。優(yōu)點:與介質(zhì)無直接接觸;耐腐蝕性強;精度較高;安裝簡便。缺點:價格比較昂貴;超聲波受傳輸媒介的氣體成分影響較大;受容器幾何結(jié)構(gòu)特性影響較大;不適用于有氣泡或懸浮物的介質(zhì);容易受電磁波干擾,冬季使用容易結(jié)霜影響測量。

3.安裝注意事項

   儀表安裝環(huán)境應(yīng)符合要求,應(yīng)盡量避免安裝在有劇烈振動,強熱源和有大量腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中。測量頭安裝時檢查可配穩(wěn)定架,因穩(wěn)定架較重,裝配時應(yīng)使夾子與測量之間的導(dǎo)氣電纜不受力,以防止導(dǎo)氣電纜接頭松動而泄漏。