磁致伸縮液位計是采用“磁致伸縮”原理設(shè)計的液位測量儀表，具有測量精度高、穩(wěn)定性好及應(yīng)用簡單等優(yōu)點，主要應(yīng)用于各類油品儲罐的液位測量。 磁致伸縮液位儀的測量范圍較寬（最大測量值可達(dá) ２０ｍ），分辨率達(dá) ０．５ｍｍ，精度等級約０．２ ～１．０ 級，由于其提供給用戶的是絕對位置讀數(shù)，不需要進(jìn)行定期重標(biāo)，斷電后歸零的問題也不予考慮。 非接觸式的測量方式消除了機(jī)械磨損的影響，是非粘稠和非高溫液體液位測量的一種優(yōu)選測量儀表。

 

          然而，在安裝磁致伸縮液位計時，如果不能根據(jù)現(xiàn)場的實際狀況對設(shè)備的安裝細(xì)節(jié)進(jìn)行把握，不但無法達(dá)到其應(yīng)有的設(shè)計優(yōu)點，反而會給生產(chǎn)帶來不便。 筆者以洛陽某油庫的磁致伸縮液位計在安裝調(diào)試過程中遇到的問題為例，介紹該類儀表在安裝調(diào)試時應(yīng)注意的技術(shù)性問題。

 

1　結(jié)構(gòu)與原理 ①

          磁致伸縮液位計主要由電子探頭、探測桿和浮子３ 部分組成。 電子探頭用于發(fā)射和接收電子脈沖，并將其轉(zhuǎn)換為 ４ ～２０ｍＡ 電流信號進(jìn)行輸出；探測桿分剛性桿和柔性桿，外部由耐腐蝕和耐高溫材料制成，中心為稀土超磁伸縮材料制成的波導(dǎo)絲，是傳感器的核心，能將微小的磁場向量變化轉(zhuǎn)換為機(jī)械波；浮子套裝在探測桿上，隨液位上下浮動，內(nèi)部有永磁鐵產(chǎn)生磁場。磁致伸縮液位計的工作原理如圖 １ 所示，電子探頭中的脈沖發(fā)生器首先在波導(dǎo)絲上施加一個電脈沖信號，此電脈沖同時伴隨一個垂直于波導(dǎo)絲的環(huán)型磁場，以光速向下傳遞。 探測桿和浮子則被放置在被測介質(zhì)中，浮子隨著液位高度的變化沿探測桿上／下移動，浮子內(nèi)部的永磁鐵產(chǎn)生一個縱向磁場，這樣浮子所產(chǎn)生的磁場位置也就隨著液面升／降；當(dāng)環(huán)型磁場遇到浮子中永磁鐵產(chǎn)生的縱向磁場時，與之進(jìn)行矢量疊加，形成螺旋磁場。 波導(dǎo)絲在螺旋磁場的作用下產(chǎn)生磁致伸縮現(xiàn)象，即產(chǎn)生扭力變形，從而激發(fā)一個機(jī)械扭力波沿波導(dǎo)絲以超聲波形式從產(chǎn)生點（即液位測量點）返回到電子探頭。 因此，液位計通過測量發(fā)出電脈沖與扭力波返回的時間差，便能精確地計算出永磁鐵（即浮子）的位置，并將其轉(zhuǎn)換為 ４ ～２０ｍＡ 電信號輸出到 ＤＣＳ 畫面進(jìn)行顯示。

2　影響測量準(zhǔn)確度的因素

          安裝和調(diào)試時，影響磁致伸縮液位計計量精度的因素有：

          a．磁致伸縮探測桿不能折彎，以免損壞波導(dǎo)絲；

          b．液位計盡量在遠(yuǎn)離裝／卸油管口的位置安裝，避免油品流動沖擊或損壞傳感器，影響測量精度；

          c．必須保證傳感器的浮子與容器壁互不接觸，且浮球上下活動靈活，安裝螺紋與容器連接牢固，對于大量程或有攪拌的應(yīng)用場合，傳感器需要重錘 ＋地錨固定，保持探頭垂直，安裝斜度不能大于５°；

          d．通信線路接觸良好，進(jìn)行接地處理，將雙芯雙絞屏蔽電纜的屏蔽層和傳感器的地線相連，并接到防爆穿線盒的接地螺栓上，同時將盒外接地端子和罐體的接地點相連接；

          e．不能測量高粘度液體和泥漿，不適用于有壓、自聚、有腐蝕、有毒和高粘度液體的測量。

 

3　安裝實例

          洛陽某油庫設(shè)有汽油、柴油和乙醇（屬輕質(zhì)低粘性油品）共計 ９ 個油罐，儲罐高度在 ９ ～１５ｍ（屬大量程計量），選用的是美國愛國者液位儀公司生產(chǎn)的大量程磁致伸縮液位計（探棒材質(zhì)為ＰＶＤＦ 軟纜）。 在對磁致伸縮液位計進(jìn)行安裝調(diào)試的過程中，發(fā)現(xiàn)：液位顯示波動大，示數(shù)不準(zhǔn)確；有通信中斷現(xiàn)象，連接不穩(wěn)定。

 

3．1　液位顯示波動大

          在罐體試水過程中，投用了磁致伸縮液位計，隨著水的注入儀表示值不斷增大，但示值隨著液面大幅跳動，注水結(jié)束液面不再變化后發(fā)現(xiàn)儀表示數(shù)依然不能穩(wěn)定，且跳動頻繁。 究其原因，顯示波動大，說明浮子位置擺動大，可以判斷探測桿軟纜未處于拉伸狀態(tài)。 磁致伸縮液位儀的測量要求探棒軟纜在被測介質(zhì)中處于豎直向下狀態(tài)，并與傳感器的電子頭保持一條直線。 首先，檢查重錘的安裝情況，探棒軟纜材質(zhì)較輕，會受液體浮力和流體沖擊而漂起或偏移，安裝中采用重錘加錨的方法固定。 經(jīng)檢查，重錘位于電子頭的正下方罐底處，且連接牢靠；之后，測量探測桿軟纜的安裝長度，發(fā)現(xiàn)纜長大于罐體液位計法蘭安裝高度４００ｍｍ，液位計安裝后探測桿軟纜在罐內(nèi)弧度彎曲狀態(tài)，確認(rèn)為問題原因。

          如圖 ２ 所示，左邊第一個探測桿軟纜未豎直拉伸，軟纜和浮子會在液面上水平擺動；第二個探測桿軟纜未固定牢靠或重錘脫落，致使軟纜漂起。這都會導(dǎo)致測量示數(shù)不穩(wěn)定、不準(zhǔn)確。

 

          針對上述問題的解決方法是：在探測桿底部重錘固定無誤的情況下，首先通過液位計調(diào)節(jié)法蘭處的緊箍背帽，將探測桿軟纜向上提升，在允許的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)將軟纜提升到最大狀態(tài)。 經(jīng)檢查，仍有 ２００ｍｍ 的富裕長度未能處理。 之后，將罐體安裝法蘭加高了 ２００ｍｍ，使得探測桿軟纜能夠在罐體內(nèi)豎直狀態(tài)下自然拉直。 經(jīng)過上述處理后，液位顯示波動大的故障得以解決。

 

3．2　通信中斷

          該油庫試運行的三天中，在 ＤＣＳ 監(jiān)測畫面上發(fā)現(xiàn)有一臺磁致伸縮液位計出現(xiàn)過兩次信號通信中斷的情況，有兩次故障報警記錄。 經(jīng)分析，通信時斷時續(xù)通常為線路連接問題。 首先檢查 ＤＣＳ和機(jī)柜內(nèi)部的線路連接，確認(rèn)無誤后對現(xiàn)場線路進(jìn)行阻值和導(dǎo)通測試，發(fā)現(xiàn)在儲罐頂上此臺儀表的電纜接線頭連接不牢靠，信號導(dǎo)通不穩(wěn)定。 液位計的原接線方式如圖 ３ 所示，傳感器引出線與信號線直接在接線盒內(nèi)絞合連接，無接線端子。經(jīng)檢查，盒內(nèi)接線頭已經(jīng)松動，纏繞的絕緣膠帶在高溫下已經(jīng)開始軟化，確認(rèn)為信號中斷的原因。

          為了確保接線頭的安全性、穩(wěn)定性和良好的絕緣性，在防爆盒內(nèi)的接線可以利用彈簧螺式接線帽（圖４），彈簧螺式接線帽采用 ＰＶＣ 制成，內(nèi)有螺紋，耐熱而又絕緣。 使用時先將電線外皮剝掉，再將所要接的電線頭同時插入并旋轉(zhuǎn)扭緊，彈簧逐漸內(nèi)縮夾緊電線。 最后，再將接線頭放入裝有凡士林的小袋用綁扎帶扎口密封。

          這種接線方法不但有效地防止了外界對接線頭的干擾，導(dǎo)電良好、絕緣性佳，而且能夠起到防水／防塵的作用，提高了工作的穩(wěn)定性。 而且采用彈性材料作為套體，在將接線頭放入后能夠產(chǎn)生張緊力，使兩者的配合更為牢固，不易脫落。 保證了線路連接的穩(wěn)定可靠。 經(jīng)過處理，通信中斷的故障得以解決。

 

4　結(jié)束語

          經(jīng)過對磁致伸縮液位計的安裝故障進(jìn)行悉心研究，加以改進(jìn)之后，液位顯示波動大示數(shù)不準(zhǔn)確，通信時斷時續(xù)及連接不穩(wěn)定等故障現(xiàn)象徹底消失，使得系統(tǒng)液位計量穩(wěn)定準(zhǔn)確，發(fā)揮了磁致伸縮液位計應(yīng)有的優(yōu)勢，為油庫罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行提供了保障。

 

 

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