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    全面介绍关于投入式静压液位计原理及在实际测量现场的案例应用

    发表时间:2020-03-03   点击次数:  技术支持:15601403222
     投入式液位计说到底就是一种压力传感器,由于不同液位高度的压力存着线性的变化,通过测量液体的的压力,通过计算便可得到相对应的液位。由于现代的传感器精密度和工作芯片技术的突飞猛进,对于测量压力的技术已经非常成熟。实际测量中,会通过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。
     
    投入式静压液位计市场上的应用很广泛,但深入的了解投入式静压液位计的人并不多,要么是一些同行,要么是在行业里的专业技术人员或者是相关的从业人员,真正对投入式静压液位计了解并晓得原理的大神,相信当你看完了也会有深入的了解,谈不上可以变成大神,但至少对投入式静压液位计有了新的认识。
    静压式投入式液位计
     
    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或支架固定,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。
     
    五、投入式液位计故障判断及解决方法
    1.常见故障及维护
    投入式液位计在投用前要进行检查,首先检查变送器接线是否正确;检查变送器外观、密封状况是否良好;检查传感器与变送器之间的连接电缆是否有损伤;传感器和变送器是否有明显损伤。
     
    1.1 常见故障及解决办法
    投入式液位计使用过程中常会碰到一些故障,例如:变送器无输出,造成这种故障可能的原因是电源电压不正确,负载电阻不正确,电源电压与负载电
    阻的关系应匹配,电源极性错误,输出回路断线,仪表损坏等。变送器出现输出误差大,达 100%或 0%的故障原因大多为测量回路不正确,应检查配电器,二次仪表等与变送器之间的接线及工作状态是否正常,零位、量程及线性电位器调节器调错或损坏,更换损坏元件重新仔细调整。
     
    1).先检查电源是否接对,如发现接法不正确应依照操作手册进行修改。
    2).用万用表电压档量测 24V 与 O/P 间之电压,电压应在 13~36V 之间,若电压不正常应查看线路或相关设备是否异常。
    3).第 2)项应先确认正常后,再于 4~20MA 回路串一只毫安电表,检查电流是否正常,若电流值不正常应更换新品或联系液位计生产厂家客服人员。
    4).用电压表检查 IN 与 COM 间之电压,正常应为 2.5V 左右,若电压过低应再移除 EXC 导线看看,如果电压恢复正常则表示磁黄模块不正常,若电仍然偏低则表示讯号转换器损坏。
     
    1.2 日常维护
    在工业领域使用投入式液位计,应加强平时维护,主要工作为每日进行巡回检查,清扫仪表卫生,检查仪表指示是否正常,跟工艺操作人员联系,同意将该表离线后,定期将传感器探头提出来进行检查清理,防止将传压孔堵塞,同时检查传感器与变送器之间的连接电缆是否有老化和损伤,及时发现问题及时处理,从而保证投入式液位计更稳定的工作。
     
    六、投入式液位计维护和保养
    1)每个月清洗一次。
    2)清洗时先打开投入式水位仪铁管的旋帽,小心拿出液位计;再将液位计上附着的杂物(比如水草,浮游生物等)清除掉。
    3)清洁水位计引压孔时,可使用三氯乙烯或酒精注入引压孔到其高度二分之一处浸泡 5 分钟左右,然后轻微晃动、重复多次,直到清洗干净位止。禁止使用任何器具清洗引压孔,以免损坏敏感芯子感压膜片。
    4)清洁变送器压力接口和引压孔时,忌用硬度过大的刷子或金属工具,以避免损伤敏感芯子及压力接口螺纹。
    5)清洗完毕后将液位计慢慢的放回铁管中,感觉已放置铁管的低部,将旋帽安装回原处即可。在卸下清洗后重新安装,因安装深度会有一定的变动,必须再次比照水闸同一水位当时的水位表尺,对二次仪表的检测值进行矫正,以确保采样数据的正确性。

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