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網(wǎng)址：http://www.gxrchwu.cn
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簡述液化石油氣儲罐上的磁致伸縮液位計(jì)應(yīng)用
發(fā)表時(shí)間：2018-07-03 22:47:34 ??點(diǎn)擊次數(shù)：1199? 技術(shù)支持：150-5269-2011
一、本文概述：
現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場，液位儀表的測量與過程控制無處不在，在的每一個(gè)環(huán)節(jié)都少不了它們的身影。譬如在液化石油氣的儲存階段，對于液位的測量要求不僅需要有較高的測量精度，更要對于密閉的壓力容器內(nèi)的環(huán)境有很好的適應(yīng)性，并且為了滿足遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的集中處理的要求，須對于現(xiàn)場的測量信號作一個(gè)遠(yuǎn)傳輸出。本文便是針對于工業(yè)現(xiàn)場測量使用效果良好的一款磁致伸縮液位計(jì)的組成結(jié)構(gòu)、工作原理，以及在實(shí)踐中的使用實(shí)際效果作一個(gè)簡要的介紹，通過與其它種類的液位測量儀表進(jìn)行分析、比較。**終得出的結(jié)論是此類液位計(jì)憑借其高精度、低成本、免維護(hù)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使它在當(dāng)今液位測量領(lǐng)域占較大優(yōu)勢。
二、案例背景：
某市液化石油氣公司某液化石油氣儲備廠，每臺儲罐均裝有兩套液位計(jì)，一套是磁翻板式液位計(jì)，作為現(xiàn)場巡視人員參考使用；另一套是伺服式液位計(jì)，作為遠(yuǎn)傳液位計(jì)使用，隨使用年限增長，伺服式液位計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)液位計(jì)浮子卡滯或液位隨溫度漲浮較大等狀況，維修頻次逐漸升高且價(jià)格昂貴。
隨著自動(dòng)化儀表技術(shù)的發(fā)展，測量液位的方法及相應(yīng)的儀表也在不斷地改進(jìn)和更新，為了尋求準(zhǔn)確、實(shí)用的液位測量儀表，降低運(yùn)行、維護(hù)成本，經(jīng)與其它類型液位計(jì)多方面比較，液化氣公司**終選取了磁致伸縮液位計(jì)（又稱磁效應(yīng)液位計(jì)），經(jīng)實(shí)際使用及分析得知，此類液位計(jì)具有高精度、低成本、免維護(hù)等特點(diǎn)，為解決中的測量問題起到了重要促進(jìn)作用。
三、磁致伸縮液位計(jì)組成及原理概述
?。?）組成。
磁致伸縮液位計(jì)用于高精度高壓強(qiáng)的液位測量，還可同時(shí)測量溫度等參數(shù)。它可與智能顯示儀及上位計(jì)算機(jī)一起構(gòu)成液位測量管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)液位的上、下限報(bào)警和遠(yuǎn)距離的自動(dòng)控制。由360°內(nèi)磁浮子、傳感器、塑封全智能化電子裝置三部分組成?？芍悄芑幊?，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(shí)際液位值、溫度值，帶有偏移量的實(shí)際液位值等。
?。?）工作原理。
脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的電脈沖沿外保護(hù)管內(nèi)的波導(dǎo)絲傳遞，當(dāng)該環(huán)形磁場遇到浮子中磁鐵的縱向磁場時(shí)，將形成一個(gè)螺旋形磁場，它作用于波導(dǎo)絲上并使之扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生超聲扭轉(zhuǎn)波，該超聲扭轉(zhuǎn)波返回到傳感線圈（變換器）時(shí)轉(zhuǎn)換成橫向應(yīng)力，通過傳感線圈的磁通發(fā)生變化，在傳感線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這樣可以通過**測量發(fā)射脈沖和返回扭轉(zhuǎn)波的時(shí)間差來確定浮子的**位置。由于浮子總是懸浮在液面上，且磁浮子位置隨頁面變化而變化，即時(shí)間間隔大小也就是頁面的高低，然后通過全智能化電子裝置將時(shí)間間隔大小信號轉(zhuǎn)換與被測液位成比例的4～20mA信號進(jìn)行輸出。
四、在液化石油氣儲罐上的應(yīng)用現(xiàn)狀及特性
?。?）安裝方法。
北京市液化石油氣公司某廠的其中一臺2000 m3儲罐，直徑高達(dá)15.7 m，液位測量范圍為15 m，為避免由浮筒長度過長造成的不垂直帶來的計(jì)量誤差及浮子卡滯，該液位計(jì)采用分段式計(jì)量法，將原有浮筒進(jìn)行切割分段（每臺液位計(jì)分為3段，每段計(jì)量范圍為5 m），并采用可移動(dòng)法蘭連接、多臺儀表串聯(lián)的方式。
液位數(shù)據(jù)采集后，在信號處理模塊中進(jìn)行初步分析處理，同時(shí)通過模塊傳輸數(shù)據(jù)傳輸至控制室，以便控制室人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。
?。?）應(yīng)用情況分析。
本例將某臺儲罐作為研究對象，該儲罐在2013年的液位計(jì)為伺服式液位計(jì)、2014年更換為磁致液位計(jì)，以下是近幾年運(yùn)行過程中采集的液位計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)，探討在儲罐存儲氣質(zhì)不變的情況下，夏季溫差變化較大時(shí)期，兩種液位計(jì)的實(shí)際測量效果及誤差率。樣本選取時(shí)間為夏季北京溫升較高的7月，選取時(shí)段為8時(shí)、12時(shí)（該儲罐上午至中午基本處于靜默儲存狀態(tài)，液位變化僅受溫度影響，測量人為同人同視角）。測量設(shè)備選用深圳市佳信電子有限公司的CA380非接觸式紅外測溫儀。伺服液位計(jì)誤差值曲線較高，液位漲浮較大，計(jì)量誤差**高達(dá)+0.3 m，而磁致液位計(jì)誤差值曲線相對穩(wěn)定，液位漲浮較小，計(jì)量誤差在±0.2 m之間，較為準(zhǔn)確。
五、與其它液位計(jì)分析比較
?。?）光纖液位計(jì)。
以光學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，以光纖作為敏感單元，將敏感狀態(tài)以光信號取出，再進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所以易與高度發(fā)展的電子控制裝置相匹配。與其它常規(guī)傳感器相比，光纖傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐腐蝕、電絕緣性好、體積小以及便于與光纖傳輸系統(tǒng)組成遠(yuǎn)程監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)，尤其在易燃易爆的惡劣環(huán)境中獲得廣泛應(yīng)用。
（2）差壓式液位計(jì)。
差壓式液位計(jì)利用液體的壓強(qiáng)原理，在液體的底部檢測液體壓強(qiáng)和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓差。它通過液體底壓強(qiáng)使半導(dǎo)體擴(kuò)散硅薄膜產(chǎn)生形變，引起電橋不平衡，電路輸出與液位高度相對應(yīng)的電壓，從而獲取液位信號。具有精度高（0.7%）、漂移小、抗過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但當(dāng)介質(zhì)的密度隨介質(zhì)的溫度、壓力、組分而變化時(shí)，差壓式液位計(jì)會產(chǎn)生虛假液位。
?。?）伺服液位計(jì)。
伺服液位計(jì)通過伺服電機(jī)控制浮子跟隨液位或者界面變化。伺服型浮子液位計(jì)通過浮子在液面、液內(nèi)、界面上受到不同的浮力，利用重力敏感裝置測量浮子的重量。它可同時(shí)發(fā)出遠(yuǎn)傳信號，采用微機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，其動(dòng)態(tài)跟蹤誤差可達(dá)0.1 mm，同時(shí)還能補(bǔ)償液面的高低對鋼絲繩產(chǎn)生的附加重量的誤差；對液面的測量精度可達(dá)0.7 mm，靈敏度可達(dá)0.1 mm。另外，它還具有自診斷及通信功能。該液位計(jì)具有較高的可靠性。但價(jià)格比較高。
?。?）雷達(dá)液位計(jì)。
利用雷達(dá)電波測量液位是近幾年國內(nèi)外都很關(guān)注的技術(shù)。其利用喇叭狀波導(dǎo)管發(fā)射低功率微波（幾十微瓦），遇到被測介面后，部分微波反射回來，被發(fā)射、接收組合液位計(jì)系統(tǒng)接收，通過測量發(fā)射、接收的時(shí)間差來間接測量液位。雷達(dá)液位計(jì)的**特點(diǎn)是適用于超聲波液位計(jì)應(yīng)用效果不理想的環(huán)境中，其**量程可達(dá)35 m，測量精度可達(dá)毫米級。但其缺點(diǎn)是價(jià)格過高，不能耐高溫、高壓。
?。?）綜合對比。
對市場中應(yīng)用較為廣泛的幾類液位計(jì)綜合對比。
六、結(jié)語
磁致伸縮液位計(jì)作為新興的測量儀表，在液位測量中的應(yīng)用只有十幾年的歷史，其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使它在當(dāng)今液位測量領(lǐng)域占有很大優(yōu)勢。目前在北京市液化石油氣公司儲罐逐漸推廣使用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其達(dá)到了高精度測量的目標(biāo)，測量采集到的數(shù)據(jù)輸出后實(shí)時(shí)存儲至遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)內(nèi)，便于運(yùn)算、查詢等操作，為罐區(qū)自動(dòng)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的依據(jù)，同時(shí)也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了過程監(jiān)視及測量效率，為計(jì)量工作上升等級奠定了基礎(chǔ)，也為企業(yè)整體決策提供了及時(shí)有效的參考依據(jù)。
隨著工業(yè)日趨自動(dòng)化，對液位檢測技術(shù)的要求也*來*高。為解決中的測量問題，一方面是采用新的測量原理，開發(fā)新的液位檢測儀表，擴(kuò)大檢測的手段，另一方面需朝著實(shí)現(xiàn)微機(jī)化和智能化的方向發(fā)展。
現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場，液位儀表的測量與過程控制無處不在，在的每一個(gè)環(huán)節(jié)都少不了它們的身影。譬如在液化石油氣的儲存階段，對于液位的測量要求不僅需要有較高的測量精度，更要對于密閉的壓力容器內(nèi)的環(huán)境有很好的適應(yīng)性，并且為了滿足遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的集中處理的要求，須對于現(xiàn)場的測量信號作一個(gè)遠(yuǎn)傳輸出。本文便是針對于工業(yè)現(xiàn)場測量使用效果良好的一款磁致伸縮液位計(jì)的組成結(jié)構(gòu)、工作原理，以及在實(shí)踐中的使用實(shí)際效果作一個(gè)簡要的介紹，通過與其它種類的液位測量儀表進(jìn)行分析、比較。**終得出的結(jié)論是此類液位計(jì)憑借其高精度、低成本、免維護(hù)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使它在當(dāng)今液位測量領(lǐng)域占較大優(yōu)勢。
二、案例背景：
某市液化石油氣公司某液化石油氣儲備廠，每臺儲罐均裝有兩套液位計(jì)，一套是磁翻板式液位計(jì)，作為現(xiàn)場巡視人員參考使用；另一套是伺服式液位計(jì)，作為遠(yuǎn)傳液位計(jì)使用，隨使用年限增長，伺服式液位計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)液位計(jì)浮子卡滯或液位隨溫度漲浮較大等狀況，維修頻次逐漸升高且價(jià)格昂貴。
隨著自動(dòng)化儀表技術(shù)的發(fā)展，測量液位的方法及相應(yīng)的儀表也在不斷地改進(jìn)和更新，為了尋求準(zhǔn)確、實(shí)用的液位測量儀表，降低運(yùn)行、維護(hù)成本，經(jīng)與其它類型液位計(jì)多方面比較，液化氣公司**終選取了磁致伸縮液位計(jì)（又稱磁效應(yīng)液位計(jì)），經(jīng)實(shí)際使用及分析得知，此類液位計(jì)具有高精度、低成本、免維護(hù)等特點(diǎn)，為解決中的測量問題起到了重要促進(jìn)作用。
三、磁致伸縮液位計(jì)組成及原理概述
?。?）組成。
磁致伸縮液位計(jì)用于高精度高壓強(qiáng)的液位測量，還可同時(shí)測量溫度等參數(shù)。它可與智能顯示儀及上位計(jì)算機(jī)一起構(gòu)成液位測量管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)液位的上、下限報(bào)警和遠(yuǎn)距離的自動(dòng)控制。由360°內(nèi)磁浮子、傳感器、塑封全智能化電子裝置三部分組成?？芍悄芑幊?，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(shí)際液位值、溫度值，帶有偏移量的實(shí)際液位值等。
?。?）工作原理。
脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的電脈沖沿外保護(hù)管內(nèi)的波導(dǎo)絲傳遞，當(dāng)該環(huán)形磁場遇到浮子中磁鐵的縱向磁場時(shí)，將形成一個(gè)螺旋形磁場，它作用于波導(dǎo)絲上并使之扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生超聲扭轉(zhuǎn)波，該超聲扭轉(zhuǎn)波返回到傳感線圈（變換器）時(shí)轉(zhuǎn)換成橫向應(yīng)力，通過傳感線圈的磁通發(fā)生變化，在傳感線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這樣可以通過**測量發(fā)射脈沖和返回扭轉(zhuǎn)波的時(shí)間差來確定浮子的**位置。由于浮子總是懸浮在液面上，且磁浮子位置隨頁面變化而變化，即時(shí)間間隔大小也就是頁面的高低，然后通過全智能化電子裝置將時(shí)間間隔大小信號轉(zhuǎn)換與被測液位成比例的4～20mA信號進(jìn)行輸出。
四、在液化石油氣儲罐上的應(yīng)用現(xiàn)狀及特性
?。?）安裝方法。
北京市液化石油氣公司某廠的其中一臺2000 m3儲罐，直徑高達(dá)15.7 m，液位測量范圍為15 m，為避免由浮筒長度過長造成的不垂直帶來的計(jì)量誤差及浮子卡滯，該液位計(jì)采用分段式計(jì)量法，將原有浮筒進(jìn)行切割分段（每臺液位計(jì)分為3段，每段計(jì)量范圍為5 m），并采用可移動(dòng)法蘭連接、多臺儀表串聯(lián)的方式。
液位數(shù)據(jù)采集后，在信號處理模塊中進(jìn)行初步分析處理，同時(shí)通過模塊傳輸數(shù)據(jù)傳輸至控制室，以便控制室人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。
?。?）應(yīng)用情況分析。
本例將某臺儲罐作為研究對象，該儲罐在2013年的液位計(jì)為伺服式液位計(jì)、2014年更換為磁致液位計(jì)，以下是近幾年運(yùn)行過程中采集的液位計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)，探討在儲罐存儲氣質(zhì)不變的情況下，夏季溫差變化較大時(shí)期，兩種液位計(jì)的實(shí)際測量效果及誤差率。樣本選取時(shí)間為夏季北京溫升較高的7月，選取時(shí)段為8時(shí)、12時(shí)（該儲罐上午至中午基本處于靜默儲存狀態(tài)，液位變化僅受溫度影響，測量人為同人同視角）。測量設(shè)備選用深圳市佳信電子有限公司的CA380非接觸式紅外測溫儀。伺服液位計(jì)誤差值曲線較高，液位漲浮較大，計(jì)量誤差**高達(dá)+0.3 m，而磁致液位計(jì)誤差值曲線相對穩(wěn)定，液位漲浮較小，計(jì)量誤差在±0.2 m之間，較為準(zhǔn)確。
五、與其它液位計(jì)分析比較
?。?）光纖液位計(jì)。
以光學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，以光纖作為敏感單元，將敏感狀態(tài)以光信號取出，再進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所以易與高度發(fā)展的電子控制裝置相匹配。與其它常規(guī)傳感器相比，光纖傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐腐蝕、電絕緣性好、體積小以及便于與光纖傳輸系統(tǒng)組成遠(yuǎn)程監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)，尤其在易燃易爆的惡劣環(huán)境中獲得廣泛應(yīng)用。
（2）差壓式液位計(jì)。
差壓式液位計(jì)利用液體的壓強(qiáng)原理，在液體的底部檢測液體壓強(qiáng)和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓差。它通過液體底壓強(qiáng)使半導(dǎo)體擴(kuò)散硅薄膜產(chǎn)生形變，引起電橋不平衡，電路輸出與液位高度相對應(yīng)的電壓，從而獲取液位信號。具有精度高（0.7%）、漂移小、抗過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但當(dāng)介質(zhì)的密度隨介質(zhì)的溫度、壓力、組分而變化時(shí)，差壓式液位計(jì)會產(chǎn)生虛假液位。
?。?）伺服液位計(jì)。
伺服液位計(jì)通過伺服電機(jī)控制浮子跟隨液位或者界面變化。伺服型浮子液位計(jì)通過浮子在液面、液內(nèi)、界面上受到不同的浮力，利用重力敏感裝置測量浮子的重量。它可同時(shí)發(fā)出遠(yuǎn)傳信號，采用微機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，其動(dòng)態(tài)跟蹤誤差可達(dá)0.1 mm，同時(shí)還能補(bǔ)償液面的高低對鋼絲繩產(chǎn)生的附加重量的誤差；對液面的測量精度可達(dá)0.7 mm，靈敏度可達(dá)0.1 mm。另外，它還具有自診斷及通信功能。該液位計(jì)具有較高的可靠性。但價(jià)格比較高。
?。?）雷達(dá)液位計(jì)。
利用雷達(dá)電波測量液位是近幾年國內(nèi)外都很關(guān)注的技術(shù)。其利用喇叭狀波導(dǎo)管發(fā)射低功率微波（幾十微瓦），遇到被測介面后，部分微波反射回來，被發(fā)射、接收組合液位計(jì)系統(tǒng)接收，通過測量發(fā)射、接收的時(shí)間差來間接測量液位。雷達(dá)液位計(jì)的**特點(diǎn)是適用于超聲波液位計(jì)應(yīng)用效果不理想的環(huán)境中，其**量程可達(dá)35 m，測量精度可達(dá)毫米級。但其缺點(diǎn)是價(jià)格過高，不能耐高溫、高壓。
?。?）綜合對比。
對市場中應(yīng)用較為廣泛的幾類液位計(jì)綜合對比。
六、結(jié)語
磁致伸縮液位計(jì)作為新興的測量儀表，在液位測量中的應(yīng)用只有十幾年的歷史，其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使它在當(dāng)今液位測量領(lǐng)域占有很大優(yōu)勢。目前在北京市液化石油氣公司儲罐逐漸推廣使用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其達(dá)到了高精度測量的目標(biāo)，測量采集到的數(shù)據(jù)輸出后實(shí)時(shí)存儲至遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)內(nèi)，便于運(yùn)算、查詢等操作，為罐區(qū)自動(dòng)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的依據(jù)，同時(shí)也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了過程監(jiān)視及測量效率，為計(jì)量工作上升等級奠定了基礎(chǔ)，也為企業(yè)整體決策提供了及時(shí)有效的參考依據(jù)。
隨著工業(yè)日趨自動(dòng)化，對液位檢測技術(shù)的要求也*來*高。為解決中的測量問題，一方面是采用新的測量原理，開發(fā)新的液位檢測儀表，擴(kuò)大檢測的手段，另一方面需朝著實(shí)現(xiàn)微機(jī)化和智能化的方向發(fā)展。
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