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磁致伸缩液位计的应用

2019-01-16 来源:http://www.createle.cn

导读:介绍磁致伸缩液位计的使用环境、用途、工作原理、特性,并与其他液位仪表作相应的比较分析。

  磁致伸缩液位计在世界范围内广泛应用于过程容器的精确液位测量。高精度和免维护成为选择这种产品的两个重要原因。拥有温度高达427℃和压力达207bar的可选等级。磁致伸缩液位变送器几乎适合所有的应用条件。HART和HONEYWELL DE通讯协议选项使磁致伸缩液位计和大多数的控制系统可以更加方便的进行数字连接。内置LCD可以提供4-20mA,百分比和其他工程单位显示。
  当用于储罐时,考虑到高精度,低维护和合理的价格,用户乐意在他们的储罐上安装高精度磁致伸缩变送器。由于具有可以方便地安装到达到22米高罐的能力,所以可以解决几乎所有的液体存储应用问题:一些常用液体包括水,酸液,腐蚀剂,丙烷,氨水,油,燃剂,药剂,废液等。可以在卧罐或球罐内提供精确的输出。
  磁致伸缩液位计可用于替代浮筒。在动态处理时大多数浮筒液位计都在操作中重复发现如下问题:大多数输出误差是由重力改变,扭力管渗漏,过程介质黏结在扭力管和转换器上产生的。磁致伸缩液位计可以插入现有的过滤器浮筒或者新的外浮筒精心测量,可以改善上述不足。精度也可以实现巨大的提高。另外,这是一个更新气动过滤变送器的非常方便的办法。
  磁致伸缩液位计可以用于界面测量。并且是目前优选的液位界面测量和控制的技术。磁致伸缩液位计可以提供两个独立输出:一,界面;二,总体液位。可以适用于比重差最小为0.02S.G.的情况。常用于油水界面的测量,和其它包括酸罐,丙烷容器,除盐器和污水池等。
  利用磁致伸缩液位计的非接触式测量,可以用做阀门定位器。在阀门尾部粘附着一块磁铁,磁致伸缩液位计就置于阀门尾部的旁边。磁致伸缩液位计所固有的0.01%的高精度使其可以比其它产品能更好的测量和控制阀门位置。在进行精确控制时不需要重新标定。磁致伸缩液位计也可以用做设备定位器。工业设备需要对仪器精确定位。这可以通过磁致伸缩(非接触测量)实现。它应用于许多器具,包括,大门,天窗,风门,液压缸等。有按键结构,和4-20MA的输出优势,繁重的设计结构保证了用户简易的安装和长期的使用寿命。
  用水槽决定流速的工业应用依靠精确的流速来监控他们的生产过程。许多这样的设备上都安装了磁致伸缩液位计,以轮流提供精确的液位测量从而得到流速变化。
  最后,利用磁致伸缩原理测量适合各种卫生应用,包括生物技术,制药,和食品工业等。
一.工作原理
    在一非磁性传感管内装有一根磁致伸缩线,在磁致伸缩线一端装有一个具有专利的压磁传感器,该压磁传感器每秒发出10个电流脉冲信号给磁致伸缩线,并开始计时,该电流脉冲同磁性浮子的磁场产生相互作用,在磁致伸缩线上产生一个扭应力波,这个扭应力波以已知的速度从浮子的位置沿磁致伸缩线向两端传送。直到压磁传感器收到这个扭应力信号为止,具有专利的压磁传感器可测量出起始脉冲和返回扭应力波间的时间间隔,根据时间间隔大小来判断浮子的位置,由于浮子总是悬浮在液面上,且磁浮子位置随液面的变化而变化,即时间间隔大小也就是液面的高低,然后通过全智能化电子装置将时间间隔大小信号转换成与被测液位成比例的4—20mA信号进行输出。
二、存放
仪表存放在通风干燥的环境里。
    温度范围:-40-65.5℃。
    湿度:0-100% R.H.  无冷凝
警告:带/SW3选项的变送器,其探头为柔性软缆,外有密封的不锈钢护套,当把柔性软缆探头移出不锈钢护套时,小心不要使探头受潮,并防止水分进入不锈钢护套。
三、技术参数
1. 结构组成
采用标准化设计,结构极其简单,仅由三部分组成:
A)360度内磁浮子;
B)传感器 (压磁传感器和传感管);
C)塑封全智能化电子装置,可智能化编程,带有液晶显示,可显示总体液位,界面液位,以及温度输出的电信号,实际液位值,温度值, 带有偏移量的实际液位值等。
2. 功能特点
A、  高精度:满量程的0.01%
B、  电源:13.5--36VDC两线制回路供电
C、  测量范围:最大23M
D、  可同时测量总体液位和/或界面液位,以及温度输出
E、  压力范围:最大207Bar,标准是66Bar
F、  温度范围是-196℃到 427℃
G、  标定极其简单,无需实标,仅仅只需按按钮或者使用HART协议
H、  可现场替换差压式,电容式,超声波式,雷达式,外浮筒式,核子式,钢带或钢带伺服式等液位变送器
I、  采用双室结构,电子部件和接线端子是独立的
J、  对于下列的参数变化不会产生漂移和误差:介电常数变化,气相组份变化,温度变化,压力变化
四、实例分析
  差压式液位计和磁致伸缩液位计测量界面分析比较
  例如,我厂低温甲醇洗萃取塔液位计LT0969,其上面介质为苯,下面介质为甲醇和水的混合物。由于甲醇和水的混合物比苯的密度大,两种物料能自动分离。工艺人员只能通过界面显示来保证介质苯的纯度。
⑴采用差压式液位计测量界面的误差分析
当用差压式液位计测量时,要用苯的密度和甲醇和水的混合物的密度来确定该仪表的零点和量程,这两个值是理论计算出来的。
实际差压为△P=H(ρ下-ρ上)g
H———甲醇和水的混合物的高度
ρ下——甲醇和水的混合物的密度
ρ上——苯的密度
实际混合物在塔内分离后,上面的苯含有少量的甲醇和水的混合物,下面的甲醇和水的混合物含有苯,且界面存在厚薄不一、密度不一的过度层,实际两种物质的密度和理论值有差误;在冬季仪表加上伴热导致其介质密度有所改变,给测量带来了较大的误差,最大误差可以达到10.0%。
⑵采用磁致伸缩液位计
磁致伸缩液位计出厂是根据甲醇和水混合物的密度ρ下与苯的密度ρ上来确定浮子的重量。在测量界面是,实际上是浮子浮在界面上,所受的浮力和重力相等。浮子精确的浮在界面上从而保证了磁致伸缩液位计的高精度测量。
五、磁致伸缩液位计与电浮筒的技术对比
对比项
电浮筒
磁致伸缩液位计
 
 
 
 
原理
 
重力检测原理。 
被测介质液位的变化引起内筒位置的变化,该变化被传递到扭力管组件上,使扭力管与芯轴同步转动。同时固定在扭力管芯轴上的磁铁发生旋转位移,改变了由霍尔效应传感器检测的磁场。该传感器将磁场信号转换为电信号,从而感应出液位位置。
磁致伸缩原理。 
在传感管内装有一根磁致伸缩线,磁致伸缩线一端装有压电传感器,电子部件每秒发出10个电流脉冲信号给磁致伸缩线,并开始计时,该电流脉冲与磁性浮子的磁场相遇时相互作用,在磁致伸缩线上产生一个扭应力波,扭应力波以已知的速度从浮子的位置沿磁致伸缩线向两端传送,压磁传感器收到扭应力信号,根据时间间隔大小来计算浮子的位置,从而计算出液位或界位位置
主要组成部件
外浮筒、测量内筒、扭力管、电子部件
外浮筒、磁浮球、磁致伸缩导杆、电子部件 
 
 
 
 
主要技术参数
温度
-195℃—400℃
-195℃—427℃
压力
真空—16MPa
真空—20.7MPa
粘度
500CP
1500CP
量程
300—3000mm
100—9100mm
精度
0.5%F.S
0.01%F.S或0.05″取大者
重复性
0.5%F.S
0.005%F.S或0.015″取大者
非线性
0.5%F.S
0.005%F.S或0.035″取大者
信号输出
4—20mA,单一输出
4—20mA,可以两路模拟量输出
通讯协议       议 
HART
HART,FF等
液位测量密度
0.3S.G.
0.33S.G.
界面测量密度差
0.1S.G.
0.03S.G.
防护等级
IP66或 IP65
IP67
测量内容
液面或界面单一测量
液面、界面、温度三个量可以单一或同时测量
平均无故障时间 
1—3年
20 年
过程介质参数变化
温度变化
电浮筒根据浮力来检测浮筒受到重力变化的原理决定了其精度随温度变化精度影响较大
温度变化对磁致伸缩影响非常小。
密度变化
介质密度的变化对电浮筒的测量准确度影响非常大
介质密度变化对磁致伸缩测量精度
影响小
压力变化
压力变化对电浮筒测量影响小
压力变化对磁致伸缩的测量无影响
 
结构比较 
机械部件+电子部件,采用的是机电构造,有机械上的连接和磨损,寿命有限
纯电子部件,无机械部件,主要替换部件为电子模块,可靠性高,寿命长,结构先进
安装
顶装或侧装,垂直度要求高,小的安装斜度会对测量带来大的影响。顶装电浮筒量程稍大需要安装静井
顶装或侧装,安装要求低,一定的安装斜度对测量和应用无影响,大量程顶装无需安装静井
调试标定
电浮筒第一次投运时须现场实物标定;使用一段时间后,机械部件会有磨损并产生机械疲劳,还必须定期标定
磁致伸缩第一次投运则无需现场实
物标定,只需通过三个按键就可轻松实现设置,简单快捷,且只需标定一次,无需定期标定
维    护
电浮筒产品由于其自身原理的限制,须定期标定,定期维护,对于不清洁的介质的应用,还必须定期清洗,维护成本高
磁致伸缩产品无需定期标定、定期维护,无机械可动部件,维护成本几乎没有
备品备件
电浮筒产品有机械可动部件,须定期更换和储存备品备件,备品备件成本高
磁致伸缩只有一个电子模块部件,是数字化产品,使用寿命长,无需备品备件
  六、综上所述,磁致伸缩液位计作为一种新兴的测量仪表,它的各种特性和功能均优于传统的液位测量仪表,其结构简单、测量精度高、使用条件广、维护量小,特别是在测量界面方面具有其他仪表无法比拟的优势,使其在未来的仪表行业发展中,占据了较大的份额。
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