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淺談投入式液位計在工業中的應用

來源:上海自儀公司作者:上海自儀公司網址:http://www.tc1233.com

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,將靜壓轉換為電信號,再經過溫度補償和線性修正,轉化成標準電信號,一般適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環保等系統和行業的各種介質的液位測量。

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。液體介質中,某一個深度產生的壓力就是測量點以上的介質自身的重量所產生的。它與介質的密度和當地的重力加速度成正比。通過公式P=ρGH 反映了他們之間的比例關系。其中P=壓力,ρ=介質密度,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,將靜壓轉成電信號。經過溫度補償和線性校正。轉換成4-20mADC 標準電流信號輸出。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。固態結構,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構,簡單的調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、電力等行業的液位測量。

    投入式液位計優點主要是: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的腐蝕;適合用于防爆場合;價格適中。穩定性好,滿度、零位長期穩定,不受被測介質起泡、沉積、電氣特性的影響。具有反向保護、限流保護電路,在安裝時正負極接反不會損壞變送器,異常時送器會自動限流。固態結構,無可動部件,高可靠性,結構簡單、經濟耐用,使用壽命長。

    投入式液位計缺點表現為:測量信號需要換算;無法測量超過125℃的高溫介質溫度;測量介質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指標是一知半解。

三、投入式液位變送器主要技術指標

    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:標準24VDC,不靈敏區:≤±1.0%FS 負載能力:0-600Ω,相對溫度:≤85% 。防護等級:IP68 防爆標志:ExiaⅡCT4-7.

四、投入式液位計的應用

    投入式靜壓液位計具有標準的保護功能,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,即在空罐狀態下由人工測量,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.應用案例:

    某煤化工公司循環水裝置應用投入式液位計9 臺,用于測量循環水涼水塔塔下水池的液位,污水處理裝置應用投入式液位計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,冬季結霜嚴重,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控。介質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控,保證船只在通過閘門時安全平穩。具體應用:在閘門內外各安裝一套投入式液位計,通過內外側液位變化的速度調整閘門打開的位置,直至上下游水位一致,船只通過后,關閘蓄水。

2.與其他種類液位計的比較

    在工業領域中,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。優點:能夠快速、直觀地讀數;價格低廉;安裝簡便。缺點:精度低;安裝受容器形狀結構的限制比較大;不適合用于腐蝕性強、有危險性的介質;無法實現遠傳和調節。

    磁翻板液位計是靠安裝在容器內部的磁力浮子,帶動容器外部的磁力翻板翻轉實現信號轉換和液位顯示。優點:能夠快速、直觀地讀數;價格較低;可實現遠傳和調節。缺點:精度低;安裝復雜;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。優點:體積較小,容易實現遠傳和調節;適用于具有腐蝕性和高壓介質。缺點:介質和液面上部的介電常數必須保持恒定才能準確測量;測量范圍受金屬棒長度限制;對容器材質有較高的要求;被測介質具有導電性。

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

    超聲波液位計是通過探測自身發出的超聲波被液面反射后的信號換算物面位置的。優點:與介質無直接接觸;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;受容器幾何結構特性影響較大;不適用于有氣泡或懸浮物的介質;容易受電磁波干擾,冬季使用容易結霜影響測量。

3.安裝注意事項

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