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第一部分
磁致伸縮指鐵磁質(zhì)中磁化方向的改變會(huì)引起介質(zhì)晶格間距的改變,從而使得鐵磁質(zhì)的長度和體積發(fā)生改變的現(xiàn)象。磁致伸縮式液位計(jì)是基于磁致伸縮原理設(shè)計(jì)制造的液位計(jì),它由磁性浮子驅(qū)動(dòng)的高精度、高分辨率變送器。
原理
磁致伸縮式液位計(jì)的基本原理如下圖所示。其結(jié)構(gòu)分為三部分:浮球、變送器和裝有磁致線的不銹鋼測(cè)量管。當(dāng)變送器接通電源后,脈沖發(fā)送器和接收器開始工作,發(fā)送器定時(shí)向下端發(fā)送低電流詢問脈沖信號(hào),脈沖及其磁場(chǎng)順著磁致伸縮線向下運(yùn)行,當(dāng)脈沖信號(hào)的磁場(chǎng)與浮球內(nèi)的磁場(chǎng)相遇時(shí),產(chǎn)生扭應(yīng)力脈沖,這個(gè)扭應(yīng)力脈沖向磁致線兩端傳送。向下傳送的扭應(yīng)力脈沖被阻尼吸收,向上傳送的扭應(yīng)力脈沖被接收器接收并檢測(cè)出來。根據(jù)從發(fā)出詢問脈沖到接收返回扭應(yīng)力脈沖的時(shí)間差,就可計(jì)算出液位的高度并轉(zhuǎn)換成4~20mA的輸出信號(hào)。
優(yōu)點(diǎn):
?磁致伸縮液位計(jì)可動(dòng)部件為浮子,維護(hù)量極低,有利于降低維護(hù)成本;
?精度高,一些產(chǎn)品精度已經(jīng)可以達(dá)到0.1mm;
?分辨率高,可做到微米級(jí);
?可同時(shí)測(cè)量總體液位和界面液位,可應(yīng)用于兩種不同液體之間的界位測(cè)量;
?安全性好,磁致伸縮式液位計(jì)的防爆性能高,本安防爆,使用安全,特別適合對(duì)液體化工原料和易燃液體的測(cè)量。
缺點(diǎn):
?抗干擾能力略差(一般不建議用在電廠等強(qiáng)電磁輻射的場(chǎng)所);
?測(cè)量原理導(dǎo)致必須是接觸式測(cè)量;
?介質(zhì)直接接觸,浮球密封要求要嚴(yán)格,不適用于有壓、自聚、有腐蝕、有毒、高黏度液體的測(cè)量。
應(yīng)用注意事項(xiàng)
1、由于測(cè)量原理等因素,當(dāng)磁致伸縮式液位計(jì)處于強(qiáng)磁場(chǎng)干擾環(huán)境下,會(huì)使浮子受的磁場(chǎng)力疊加導(dǎo)致消磁。因此,安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁環(huán)境,如高壓電機(jī)、風(fēng)機(jī)、離心機(jī)、攪拌器、變頻器、干燥床等,需要急停、啟動(dòng)的地方,這些設(shè)備應(yīng)做好接地屏蔽工作。同時(shí),磁致伸縮式液位計(jì)的信號(hào)線應(yīng)遠(yuǎn)離高壓電源線,并使信號(hào)線屏蔽層處于良好接地狀態(tài)。
2、靜電放電會(huì)干擾磁致伸縮式液位計(jì)的測(cè)量,使用時(shí)應(yīng)使安裝有液位計(jì)的設(shè)備良好接地。
3、為了避免射頻電磁場(chǎng)輻射,需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮無線儀表發(fā)射源的位置,至少保證2m以上的距離。
4、對(duì)于浪涌沖擊非可控的干擾,一般會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)側(cè)加浪涌保護(hù)器、防雷擊、保護(hù)電路板。浪涌保護(hù)器中的抑制元件(壓敏電阻MOV)是采用損耗自身的方式對(duì)沖擊電流進(jìn)行消解(發(fā)熱、融化),對(duì)抗大電流的沖擊。這樣就可以很好地保護(hù)磁致伸縮式液位計(jì)的本體安全。
5、工頻磁場(chǎng)多數(shù)由工頻機(jī)泵產(chǎn)生,安裝磁致伸縮式液位計(jì)時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離工頻機(jī)泵。
6、如果介質(zhì)溫度變化過大,磁致伸縮式液位計(jì)不宜作為計(jì)量級(jí)的儀表使用。但是,只要滿足平均每變化10℃,輸出值變化小于2mm的條件,介質(zhì)溫度累計(jì)變化所產(chǎn)生的誤差一般在測(cè)量要求誤差范圍之內(nèi)。
7、在振動(dòng)環(huán)境使用時(shí),也會(huì)影響精度,液位計(jì)最好安裝在非振動(dòng)的工況條件下。
第二部分
一、工作原理
三、液位變送裝置
四、針對(duì)頂裝型磁翻板液位計(jì)的故障維修和維護(hù)
1. 用實(shí)驗(yàn)磁體在磁翻板液位計(jì)的有機(jī)玻璃蓋板上上下刷動(dòng),如不能正常變化應(yīng)針對(duì)磁翻板進(jìn)行檢修,如果磁翻板正常變化,則磁翻,進(jìn)行下一步檢修。
2. 確認(rèn)儲(chǔ)罐內(nèi)具備拆口條件的情況下,將液位計(jì)法蘭與儲(chǔ)罐法蘭的螺栓拆卸掉。
3. 垂直提起液位計(jì)本體50cm,正常情況下磁翻板顯示應(yīng)下降50cm。
4. 用手抓住連桿,向下按20cm 左右,正常情況下磁翻板顯示應(yīng)下降20cm,然后回升20cm,浮筒回彈明顯。
故障現(xiàn)象: 1. 如果第二步操作完畢,磁翻板不能顯示下降50cm,則有可能是磁性不足或者磁浮子卡阻。2. 第三步操作中,如果下按困難,則磁浮子卡阻,更換磁浮子,如果下按阻力不很大,并且顯示不能正常回復(fù),則磁浮子磁力不足更換磁浮子。3. 以上故障確認(rèn)完畢,對(duì)浮筒回彈進(jìn)行重新評(píng)估,進(jìn)而確定浮筒是否泄露,如泄露考慮焊接或更換。
五、針對(duì)側(cè)裝型磁翻板液位計(jì)的故障維修及維護(hù)
第三部分
磁翻版液位計(jì)和磁致伸縮式液位計(jì)的區(qū)別
相同點(diǎn):
都是利用浮力原理和磁感應(yīng)原理。具體見 常用液位計(jì)工作原理(一)。
區(qū)別:
磁翻板液位計(jì):
具有就地指示的功能,如果需要傳送給DCS,需要增加變送器,變送器可以選擇需要或者僅有就地指示的功能。
磁致伸縮式液位計(jì):
它的數(shù)據(jù)只顯示在變送器上面,變送器(由發(fā)送器和感應(yīng)器組成)是磁致伸縮式液位計(jì)發(fā)揮作用必須構(gòu)成的一個(gè)部件。
利用兩個(gè)不同磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào),然后計(jì)算這個(gè)信號(hào)被探測(cè)所需的時(shí)間周期,從而換算出準(zhǔn)確的位置。這兩個(gè)磁場(chǎng)一個(gè)來自在傳感器外面的活動(dòng)磁鐵,另一個(gè)則源自傳感器內(nèi)波導(dǎo)管(Waveguide)的電流脈沖,而這個(gè)電流脈沖其實(shí)是由傳感器頭的固有電子部件所產(chǎn)生的。當(dāng)兩個(gè)磁場(chǎng)相交時(shí),所產(chǎn)生的一個(gè)應(yīng)變脈沖(Strain Pulse)會(huì)以聲音的固定速度運(yùn)行回電子部件的感測(cè)線圈。從產(chǎn)生電流脈沖的一刻到測(cè)回應(yīng)變脈沖所需要的時(shí)間周期乘以這個(gè)固定速度,我們便能準(zhǔn)確的計(jì)算出位置磁鐵的變動(dòng)。精度稍高一點(diǎn)。
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