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浅谈投入式液位计在工业中的应用

作时间:2016-10-14  来源:  作者:
   

摘 要:投入式液位传感器是一种测量液位的压力传感器,基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理,采用隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器,将静压转换为电信号,再经过温度补偿和线性修正,转化成标准电信号,一般适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。

一、投入式液位计测量原理
       投入式液位计的基本工作原理就是静压液位测量,即所测液体静压与该液体高度成正比的原理。液体介质中,某一个深度产生的压力就是测量点以上的介质自身的重量所产生的。它与介质的密度和当地的重力加速度成正比。通过公式P=ρGH 反映了他们之间的比例关系。其中P=压力,ρ=介质密度,G=重力加速度,H=测量点的深度。
       投入式液位变送器一般采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应,将静压转成电信号。经过温度补偿和线性校正。转换成4-20mADC 标准电流信号输出。投入式液位变送器的传感器部分可直接投入到液体中,变送器部分可用法兰支架固定,安装使用极为方便。固态结构,无可动部件,高可靠性,使用寿命长从水、油到粘度较大的糊状都可以进行高精度测量,不受被测介质起泡、沉积、电气特性的影响宽范围的温度补偿。它还具有电源反相极性保护及过载限流保护。

二、投入式液位计的特点
       投入式液位计精巧的结构,简单的调校和灵活的安装方式为用户轻松地使用提供了方便。可带有重锚的传感器,适用于石油、化工、电力等行业的液位测量。
       投入式液位计优点主要是:测量精度高;安装方便;信号可远传遥控;可以通过选择不同的材料抵抗各种介质的腐蚀;适合用于防爆场合;价格适中。稳定性好,满度、零位长期稳定,不受被测介质起泡、沉积、电气特性的影响。具有反向保护、限流保护电路,在安装时正负极接反不会损坏变送器,异常时送器会自动限流。固态结构,无可动部件,高可靠性,结构简单、经济耐用,使用寿命长。
       投入式液位计缺点表现为:测量信号需要换算;无法测量超过125℃的高温介质温度;测量介质的密度必须均匀一致。了解了投入式液位计的基本工作原理之后,很多人对投入式液位变送器主要技术指标是一知半解。

三、投入式液位变送器主要技术指标
       以某一种投入式液位计为例,其测量范围:0.3~110m 精度:0.2、0.5、1.0 级,工作温度:-20~80℃,输出信号:二线制4~20mADC,电源电压:标准24VDC,不灵敏区:≤±1.0%FS 负载能力:0-600Ω,相对温度:≤85% 。防护等级:IP68 防爆标志:ExiaⅡCT4-7.

四、投入式液位计的应用
       投入式静压液位计具有标准的保护功能,以防止浪涌电压、射频干扰、过电压和反极性保护,以确保高可靠性。目前,立式金属罐底量测量还处于离线状态,即在空罐状态下由人工测量,再通过几何测量法给出的公式得出底量增
量。这种方法无法实现自动测量,费时费力,而且实时性差。而投入式液位计能弥补这一不足。投入式液位计是液位计中比较特殊的一种,我们平常看到的那样液位计都有一个特点,那就是只能够测量一些精致的或者是没有流速的液体,但投入式液位计能够测量到流速非常的快液体物位。从而可以广泛地用于非密封场合(敞口容器)的液位测量。
1.应用案例:
       某煤化工公司循环水装置应用投入式液位计9 台,用于测量循环水凉水塔塔下水池的液位,污水处理装置应用投入式液位计3 台,用于测量污水集水池的液位。回用水装置应用投入式液位计3 台,用于测量回用水回收池液位及回收水储罐液位。效果良好。之前均使用超声波液位计,探头夏季存在凝液情况,冬季结霜严重,影响测量,波动很大。
       某钢铁集团污水处理厂提供投入式液位计,对需净化处理的含大量酸性溶液的污水储液槽进行液位监控。介质中同时有大量的铁屑漂浮物。安装时,不将液位计投入到槽底,而是悬浮在距离槽底1M 左右的位置,并定期进行清洗。保证探头不被埋没在槽底污物中,并且保持探头膜片的洁净。
       长江航道大坝船闸采用投入式液位计对闸门上下游液位进行监控,保证船只在通过闸门时安全平稳。具体应用:在闸门内外各安装一套投入式液位计,通过内外侧液位变化的速度调整闸门打开的位置,直至上下游水位一致,船只通过后,关闸蓄水。

2.与其他种类液位计的比较
       在工业领域中,要测量液位,除了投入式液位计的静压液位测量外,还有许多其他的方式和原理。
       浮球液位计是一种依靠浮力原理测量液位的方法。通常是通过浮球与刻度尺配合的方式,使观测者能够直观读取液位的高度。优点:能够快速、直观地读数;价格低廉;安装简便。缺点:精度低;安装受容器形状结构的限制比较大;不适合用于腐蚀性强、有危险性的介质;无法实现远传和调节。
       磁翻板液位计是靠安装在容器内部的磁力浮子,带动容器外部的磁力翻板翻转实现信号转换和液位显示。优点:能够快速、直观地读数;价格较低;可实现远传和调节。缺点:精度低;安装复杂;量程限制;安装体积比较大。
       电容式液位传感器是利用电容两极板间电容值变化测量液面的高低。优点:体积较小,容易实现远传和调节;适用于具有腐蚀性和高压介质。缺点:介质和液面上部的介电常数必须保持恒定才能准确测量;测量范围受金属棒长度限制;对容器材质有较高的要求;被测介质具有导电性。
       雷达液位计是通过探测自身发出的微波(波长很短的电磁波)被液面反射后的信息换算物面位置。优点:可以测量压力容器内液位,可以忽略高温、高压、结垢和冷凝物的影响;精度较高;与介质无直接接触;耐腐蚀性强;可在真空环境中使用;安装简便。缺点:价格昂贵;受容器几何结构和材料特性影响;容易受电磁波干扰。
       超声波液位计是通过探测自身发出的超声波被液面反射后的信号换算物面位置的。优点:与介质无直接接触;耐腐蚀性强;精度较高;安装简便。缺点:价格比较昂贵;超声波受传输媒介的气体成分影响较大;受容器几何结构特性影响较大;不适用于有气泡或悬浮物的介质;容易受电磁波干扰,冬季使用容易结霜影响测量。

3.安装注意事项
       仪表安装环境应符合要求,应尽量避免安装在有剧烈振动,强热源和有大量腐蚀性介质的环境中。测量头安装时检查可配稳定架,因稳定架较重,装配时应使夹子与测量之间的导气电缆不受力,以防止导气电缆接头松动而泄漏。

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