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什么是磁致伸縮液位計(jì)和磁翻板液位計(jì)？

時(shí)間：2023/12/12閱讀：652

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(zhǎng)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(kāi)始工作，發(fā)送器定時(shí)向下端發(fā)送低電流詢問(wèn)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(lái)。根據(jù)從發(fā)出詢問(wèn)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(wú)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(guò)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

磁翻板液位計(jì)是根據(jù)磁極耦合原理、阿基米德（浮力定律）等原理巧妙地結(jié)合機(jī)械傳動(dòng)的特性而開(kāi)發(fā)研制的一種專門用于液位測(cè)量的裝置。

二、常用磁翻板液位計(jì)安裝形式

A 型頂裝式磁翻板液位計(jì)分為上下兩部分，上部在容器頂部，下部安裝在容器內(nèi)，由法蘭與容器法蘭連接。液下部分導(dǎo)管內(nèi)浮子由連桿與上部導(dǎo)管內(nèi)磁性頭連成一體。當(dāng)液體變化時(shí)，浮子帶動(dòng)磁鋼在導(dǎo)管內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)顯示部分紅白指示球翻轉(zhuǎn)，在面板上讀得液位高度。

三、液位變送裝置

為了擴(kuò)大液位計(jì)的使用范圍，還可以根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求增加液位變送裝置，以輸出多種電信號(hào)。其中，4～20mA 電流信號(hào)是比較常用的一種。比如：在監(jiān)測(cè)液位的同時(shí)磁控開(kāi)關(guān)信號(hào)可用于對(duì)液位進(jìn)行控制或報(bào)警；在翻柱液位計(jì)的基礎(chǔ)上增加了 4~20mA 變送傳感器，在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)液位的同時(shí)，將液位的變化通過(guò)變送傳感器、線纜及儀表傳到控制室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。

磁變送器（干簧管變送器）：與磁開(kāi)關(guān)的原理相似，它是捆綁在浮筒外面。當(dāng)浮筒里面的浮子隨著液位變化時(shí)，上下移動(dòng)，浮子中的磁鋼所在的位置將改變干簧管中磁開(kāi)關(guān)的狀態(tài)（閉合），只有在磁鋼作用范圍內(nèi)的干簧管閉合，其它都處于開(kāi)路狀態(tài)，從而改變回路的電阻值，或者說(shuō)是改變了輸出回路的阻值。浮子的位置相當(dāng)與電位器的滑動(dòng)點(diǎn)，隨著浮子的位置變化，引起上下電阻的抽頭（上下電阻值）變化，液位越低，電阻值越大，越高電阻越?。ǔ鼍€在頂部）。由于回路是恒（定電）流，再通過(guò)電流/電壓轉(zhuǎn)換，進(jìn)而可以轉(zhuǎn)化為4~20mA/HART 等信號(hào)。液位變化，液位旁邊的磁開(kāi)關(guān)閉合，電阻值變化，輸出電壓隨之變化。

四、針對(duì)頂裝型磁翻板液位計(jì)的故障維修和維護(hù)

對(duì)于頂裝式磁翻板液位計(jì)出現(xiàn)的液位顯示不準(zhǔn)確的情況一般有以下幾種原因：磁浮子損壞導(dǎo)致的磁力不足；磁浮子在液位計(jì)管中卡阻；浮筒泄露，磁翻板卡阻或損壞。

針對(duì)以上幾種原因的判斷一般均可以通過(guò)以下步驟進(jìn)行判斷，該方法同樣適用于常規(guī)檢修。

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?；貜?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)

磁翻板液位計(jì)原理上能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的液位、界位檢測(cè)，但在使用過(guò)程中很多磁翻板液位計(jì)仍出現(xiàn)顯示不準(zhǔn)，出現(xiàn)液位跳變性變化或者畫直線等現(xiàn)象，主要的原因之一就是浮子臟污，其二就是介質(zhì)較粘稠和結(jié)晶造成的。這是磁翻板液位計(jì)使用中最常見(jiàn)也是最易引起故障的原因。

浮子出現(xiàn)卡阻的故障，我們通常的做法就是拆卸浮子液位計(jì)下方的法蘭，拿出浮子進(jìn)行人工清洗去污。

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(jiàn) 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(lái)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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