一、本文概述
水箱是一種常見的儲存設(shè)備,無論是在工業(yè)還中民用工程中都有著大量的應(yīng)用,對于水箱的測量是一項重要的工作,只有及時掌握與控制水箱內(nèi)的液位和容積,才能保證水箱安全、、可靠地運行。針對于水箱液位測量開發(fā)出來的液位計也有很多種,諸如磁翻板液位計、差壓式、超聲波及雷達(dá)液位計等都在其中占有較大的比重,每一種液位計的功能都有相似與差異,如何找到一款適合于自身工況條件的液位計,我們首先要對這些液位計功能有一個充分的了解,對于需求企業(yè)的測量系統(tǒng)的設(shè)計人員和采購人員來說,要根據(jù)各種液位計的特點、用戶的要求和經(jīng)濟性,合理選用液位計,達(dá)到的性價比。
本文就是針對于用戶在磁翻板液位計等水箱液位儀表的選型過程中產(chǎn)生的問題,簡要介紹了水箱計量的選型、功能差異以及水箱常用液位計的基本原理、特點和應(yīng)用場。根據(jù)不同液位計的性能特點給出水箱液位測量的選型原則。
二、液位計分類及技術(shù)要求:
1.1液位計分類
按水箱液位測量原理來分類:有直接式液位測量儀表、差壓式液位測量儀表、浮力式液位測量儀表、電氣式液位測量儀表、超聲波式液位測量儀表、雷達(dá)液位測量儀表、放射性液位測量儀表等。根據(jù)測量的介質(zhì)特性來分類:常用的液位計有重錘浮球式液位計、磁翻板液位計、雷達(dá)液位計、超聲波液位計、差壓液位計等。
1.2測量方法的選擇依據(jù)
通常根據(jù)測量要求來選擇液位測量方法。測量要求一般有以下幾方面:
(1)測量范圍、需要的精度及測量功能;
(2)測量儀所處的環(huán)境;
(3)被測介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和狀態(tài),如強酸、強堿、易凝固結(jié)晶和勃稠性、氣化性等;
(4)操作條件的變化,如介質(zhì)溫度、壓力、濃度的變化等;
(5)被測對象容器的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、容器內(nèi)的設(shè)備附件及各種進(jìn)出料口等。
選擇測量方法時,要注意以下幾點:
(1)工程儀表選型要有統(tǒng)一的考慮,盡可能減少品種規(guī)格,減少備品備件;
(2)工藝商的具體要求;
(3)實際的工藝情況。
2電廠常見液位計的性能特點
2.1磁翻板液位計
磁翻板液位計根據(jù)浮力原理和磁性藕合作用研制而成。當(dāng)水箱中的液位升降時,液位計本體管中的磁性浮子也隨之升降,浮子內(nèi)的磁鐵通過磁藕合傳遞到磁翻柱指示器,驅(qū)動紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)1800,當(dāng)液位上升時翻柱由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色,當(dāng)液位下降時翻柱由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨?,指示器的紅白交界處為容器內(nèi)部液位的實際高度,從而實現(xiàn)液位清晰的指示。也可在本體管上加裝磁性開關(guān)或遠(yuǎn)傳變送器,輸出開關(guān)信號或模擬量信號。
磁翻板液位計主要技術(shù)指標(biāo):
測量范圍:0.356m}Z};
精度:士10mm(就地指示型)。
磁翻板液位計特點:
(1)適用于高溫、高壓和腐蝕性等場合,可就地顯示和遠(yuǎn)程控制。本體管采用無縫鋼管,連接管處采用拉孔焊接,內(nèi)部無劃痕。安裝方式可選擇側(cè)裝和頂裝,本體下端密封。
(2)指示新穎、醒目,測量范圍比較大。
(3)對于大量程(}6m)的測量,考慮到運輸、投資等問題,可以采用幾根串聯(lián),但是不能直接讀出液位數(shù)值。磁翻板液位計中潤滑油在冬季寒冷地區(qū)可能會凍結(jié),可采用保溫夾套。
2.2
浮球式液位計
磁浮球液位計由磁浮球、傳感器、變送器三部分組成。當(dāng)磁浮球隨液位變化,沿導(dǎo)管而上下浮動,浮球內(nèi)的磁鋼吸合傳感器內(nèi)相應(yīng)位置上的干簧管,使傳感器的總電阻(或電壓)發(fā)生變化,再由變送器將變化后的電阻(或電壓)信號轉(zhuǎn)換成4~20mA的電流信號輸出。并可在顯示儀上設(shè)定上、下限報警,實現(xiàn)對液位的位式控制。
結(jié)構(gòu)原理:
由液位傳感器和智能HART板(電流轉(zhuǎn)換器)兩部分組成,浮球與液位同步變化,控制干簧管吸合斷開,從而使傳感器內(nèi)電阻成線性變化,再由轉(zhuǎn)換器將電阻的變化轉(zhuǎn)換成4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號并疊加HART數(shù)字信號輸出。
(1)結(jié)構(gòu)簡單,觀測直觀。
(2)精度不高,只能做工業(yè)測量用。
(3)由于浮球隨著液位波動,對液位測量有一定誤差。適用于常壓水箱,不適用于帶壓水箱的液位測量。
2.3雷達(dá)液位計
雷達(dá)液位計是利用超高頻電磁波經(jīng)天線向被測容器的液面發(fā)射,當(dāng)電磁波碰到液面后反射回來,儀表檢測出發(fā)射波及回波的時差,從而計算出液面高度。
雷達(dá)液位計主要技術(shù)指標(biāo):
測量范圍:0一40m;
精度:士1mm
雷達(dá)液位計特點:
(1}適用于大型立罐和球罐等測量。
(2}儀表精度分為工業(yè)測量級和計量級精度,可滿足不同測量和計量的要求。安裝簡單,但其下方不得存在遮擋物體,否則會影響微波的發(fā)射和接收,通常安裝在罐頂,價格高。
(3)被測介質(zhì)的相對介電常數(shù)、液位的湍流狀態(tài)、介質(zhì)中氣泡的大小,均會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。
2.4超聲波液位計
采用超聲波測量液位的方法很多,如脈沖回波法、共振法、頻差法以及聲衰減法等,其中應(yīng)用較廣泛的是脈沖回波法。脈沖回波法的基本工作原理是:聲波換能器由脈沖信號激勵發(fā)出超聲波,超聲波通過介質(zhì)傳播到達(dá)液面,形成反射波,反射波再經(jīng)介質(zhì)傳播返回到換能器,換能器把聲信號轉(zhuǎn)換成電信號,由二次儀表測出從發(fā)射聲波到接收到信號所需的時間,再根據(jù)超聲波在介質(zhì)中傳播速度和換能器的安裝高度,計算出液位高度。
超聲波液位計
主要技術(shù)指標(biāo):
測量范圍:0一50m;
精度:士1mm
超聲波液位計特點:
(1}適用于液體、顆粒狀、粉狀物料以及濃稠的、有毒的物料的料位測量。
(2)對腐蝕性介質(zhì)考慮選用防腐探頭。
(3)可用于壓力容器和常壓容器。
(4)不宜用于溫度變化較大的工藝過程。
(5)不適合揮發(fā)性很強的石油產(chǎn)品液位測量,液體表面的懸浮物及泡沫會影響聲波的反射強度。
(6)真空系統(tǒng)的水箱不能用超聲波液位計。
2.5差壓液位計
壓強可以用液位高度和液體密度的乘積來表示。差壓液位計就是通過測量壓強來得到液位的。此外,還可測量介質(zhì)的質(zhì)量、體積和密度。早期由于靜壓變送器的測量精度比較低,受環(huán)境溫度影響比較大,所以差壓液位計并未被廣泛采用。近些年由于變送器和計算機技術(shù)的發(fā)展,差壓液位計受到了一定程度的歡迎。
h=P/ρg
式中p—指示壓力;
ρ—介質(zhì)密度;
h—液位高度。
差壓液位計特點:
(1)安裝簡單,無可動部件,工作可靠,日常使用維護量小。
(2)測量介質(zhì)的密度、質(zhì)量精度較高,測量液位精度一般。
(3)大風(fēng)引起的氣壓變化會影響測量精度。
(4)不能用于測量介質(zhì)分層的水箱液位。
(5)尤其適用于遠(yuǎn)傳信號和遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2.6電廠水箱常用液位計性能比較
常用液位計性能比較如表1所示。
三、用戶需求
液位計是水箱必不可少的測量儀表。用戶對水箱液位監(jiān)控一般要求就地、遠(yuǎn)傳兩種。
就地液位計安裝在現(xiàn)場,能夠直觀、醒目地看到液位,供巡檢時檢查或與DCS比對。用戶一般傾向于選用重錘浮球式液位計或者不帶遠(yuǎn)傳功能的磁翻板液位計。
遠(yuǎn)傳液位計通過液位變送器將液位的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號,遠(yuǎn)傳至操作控制室供二次儀表或計算機裝置進(jìn)行集中顯示、報警或自動控制。磁翻板液位計、雷達(dá)液位計、超聲波液位計和差壓液位計均可設(shè)置遠(yuǎn)傳功能,其中差壓液位計適用于遠(yuǎn)傳。
四、經(jīng)濟性
經(jīng)濟性是選用液位計時需考慮的一個重要指標(biāo)。重錘浮球式液位計和磁翻板液位計價格比較便宜,重錘浮球式液位計價格一般為1500元/米(設(shè)備制造廠提供),磁翻板液位計價格一般為2000元/米(設(shè)備制造廠提供);差壓式液位計比前兩種貴些;雷達(dá)液位計和超聲波液位計價格比較高。常用液位計的價格高低一般為:雷達(dá)液位計>超聲波液位計>差壓液位計>磁翻板液位計>重錘浮球式液位計。
五、結(jié)論
上述常用液位計均能滿足水箱液位測量要求,也均有使用。
對于就地液位計,一般可選用浮球式液位計或者不帶遠(yuǎn)傳功能的磁翻板液位計。浮球式液位計顯示醒目,但存在一定的機械磨損。磁翻板液位計磁性會隨著時間推移而減弱,從而影響液位計的正常運行。在設(shè)備檢修時應(yīng)對液位計進(jìn)行例行檢查,以減小其日常運行的故障率。
對于遠(yuǎn)傳液位計,通常選用差壓式液位計。超聲波液位計和雷達(dá)液位計在技術(shù)上存在著相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢,但其價格昂貴,對使用環(huán)境要求較高。如果用戶要求計量精度高而投資又不受限制,則可以采用超聲波或者雷達(dá)液位計。
不建議選用就地、遠(yuǎn)傳一體化的液位計,這種液位計一旦損壞,水箱液位的測量將無法進(jìn)行。
綜上所述,液位計的選型原則為:技術(shù)上可行,經(jīng)濟上合理,管理上方便,保證水箱在系統(tǒng)中穩(wěn)定、經(jīng)濟地運行。
磁翻板液位計故障處理的10大方法技巧:
1、狀態(tài)調(diào)整法
一般來說,在故障未確定前,不要隨便觸動電路中的元器件,特別是可調(diào)整式器件更是如此,例電位器等。但是如果事先采取復(fù)參考措施(例如,在未觸動前先做好位置記號或測出電壓值或電阻值等),必要時還是允許觸動的。也許改變之后有時故障會消除。
2、隔離法
故障隔離法不需要相同型號的設(shè)備或備件作比較,而且安全可靠。根據(jù)故障檢測流程圖,分割包圍逐步縮小故障搜索范圍,再配合信號對比、部件交換等方法,一般會很快查到故障之所在。
3、電容旁路法
當(dāng)某一電路產(chǎn)生比較奇怪的現(xiàn)象,例如顯示器混亂時,可以用電容旁路法確定大概出故障的電路部分。將電容跨接在ic的電源和地端;對晶體管電路跨接在基極輸入端或集電極輸出端,觀察對故障現(xiàn)象的影響。如果電容旁路輸入端無效而旁路它的輸出端時故障現(xiàn)象消失,則確定故障就出現(xiàn)在這一級電路中。
4、觀察法
利用視覺、嗅覺、觸覺。某些時候,損壞了的元件會變色、起泡或出現(xiàn)燒焦的斑點;燒壞的器件會產(chǎn)生一些特殊的氣味;短路的芯片會發(fā)燙;用肉眼也能觀察到虛焊或脫焊處。
5、排除法
所謂的排除法是通過拔插機內(nèi)一些插件板、器件來判斷故障原因的方法。當(dāng)拔除某一插件板或器件后儀表恢復(fù)正常,就說明故障發(fā)生在那里。
6、敲擊手壓法
經(jīng)常會遇到儀器運行時好時壞的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象絕大多數(shù)是由于接觸不良或虛焊造成的。對于這種情況可以采用敲擊與手壓法。
所謂的“敲擊”就是對可能產(chǎn)生故障的部位,通過小橡皮鎯頭或其他敲擊物輕輕敲打插件板或部件,看看是否會引起出錯或停機故障。所謂“手壓”就是在故障出現(xiàn)時,關(guān)上電源后對插的部件和插頭和座重新用手壓牢,再開機試試是否會消除故障。如果發(fā)現(xiàn)敲打一下機殼正常,再敲打又不正常時,應(yīng)該先將所有接頭重插牢再試,若傷腦筋不成功,只好另想辦法了。
7、升降溫法
有時,儀表工作較長時間,或在夏季工作環(huán)境溫度較高時就會出現(xiàn)故障,關(guān)機檢查正常,停一段時間再開機又正常,過一會兒又出現(xiàn)故障。這種現(xiàn)象是由于個別IC或元器件性能差,高溫特性參數(shù)達(dá)不到指標(biāo)要求所致。為了找出故障原因,可采用升降溫法。
所謂降溫,就是在故障出現(xiàn)時,用棉纖將無水酒精在可能出故障的部位抹擦,使其降溫,觀察故障是否消除。所謂升溫就是人為地將環(huán)境溫度升高,比如用電烙鐵放近有疑點的部位(注意切不可將溫度升得太高以致?lián)p壞正常器件)試看故障是否出現(xiàn)。
8、替換法
要求有兩臺同型號的儀器或有足夠的備件。將一個好的備品與故障機上的同一元器件進(jìn)行替換,看故障是否消除。
9、騎肩法
騎肩法也稱并聯(lián)法。把一塊好的IC芯片安在要檢查的芯片之上,或者把好的元器件(電阻電容、二極管、三極管等)與要檢查的元器件并聯(lián),保持良好接觸,如果故障出自于器件內(nèi)部開路或接觸不良等原因,則采用這種方法可以排除。
10、磁翻板液位計對比法
要求有兩臺同型號的儀表,并有一臺是正常運行的。使用這種方法還要具備必要的設(shè)備,例如,萬用表、示波器等。按比較的性質(zhì)分有,電壓比較、波形比較、靜態(tài)阻抗比較、輸出結(jié)果比較、電流比較等。 具體方法是:讓有故障的儀表和正常儀表在相同情況下運行,而后檢測一些點的信號再比較所測的兩組信號,若有不同,則可以斷定故障出在這里。這種方法要求維修人員具有相當(dāng)?shù)闹R和技能。
磁翻板液位計可用于各種塔、罐槽、球形容器和鍋爐等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測。磁翻板液位計可以做到高密封,防泄漏和適應(yīng)高壓高溫、腐蝕性條件下的液位測量,具有可靠的安全性,全過程測量無盲區(qū),顯示醒目、讀數(shù)直觀,且測量范圍大。
特別是現(xiàn)場指示部分,由于不與液體介質(zhì)直接接觸,并且磁翻板液位計的主管材質(zhì)可根據(jù)不同測量工況可作不同選擇,比如304、316、PP、PVD、四氟襯里等等;
所以對高溫、高壓、高粘度、有毒有害、強腐蝕性介質(zhì),更顯其優(yōu)越性。因此,磁翻板液位計比傳統(tǒng)的玻璃管,板式液位計具有更高的可靠性、安全性、先進(jìn)性、實用性。
磁翻柱液位計的顯著特點是液體介質(zhì)與指示器完全隔離,所以在任何情況下都非常安全、可靠、耐用,而且各種型號的液位計配上液位報警、控制開關(guān),可實現(xiàn)液位或界位的上、下限越位報警,控制或連鎖;
配上靜壓式液位變送器或干簧-電阻式液位變送器,可將液位,界位信號轉(zhuǎn)換成二線制4-20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號,實現(xiàn)遠(yuǎn)距離指示、檢測、記錄與控制。
磁翻板液位計是化工廠經(jīng)常使用的儀表產(chǎn)品,沒有正確的維護方法會影響磁翻板液位計的使用壽命,以下四點是正確的對磁翻板液位計進(jìn)行日常維護及保養(yǎng)的方法。
a、如果被測介質(zhì)中含有雜質(zhì)、沉淀物或被測液體是粘稠、易結(jié)晶的介質(zhì)時,應(yīng)定期清洗測量管的浮子。清洗磁翻板液位計浮子時,應(yīng)選用合適的清洗劑,切勿敲打或用明火烘烤,以防磁鋼退磁。
b、磁翻板液位計經(jīng)多年使用,物別是高溫狀態(tài)下長期使用后,如發(fā)現(xiàn)磁翻板跟蹤不靈活,應(yīng)檢查浮子內(nèi)磁鋼是否退磁,如已退磁,應(yīng)更換浮子。浮子裝入測量管時,要使浮子標(biāo)示的箭頭向上(即有磁鋼一端向上),且勿裝反。
c、磁翻板液位計在使用過程中,因某種原因在指示器的某段內(nèi)出現(xiàn)紅、白雜亂現(xiàn)象時,可用校正磁鋼在指示器護罩外對翻板顏色進(jìn)行理順。
方法是:
將磁鋼從顯示器頂端緩慢向下滑到氣液分界處,使無液部分全部顯示為白色;再將磁鋼從下端緩期慢向上滑到液氣分界處,使有液部分全部顯示為紅色,氣液顏色顯示即轉(zhuǎn)為正常。
d、變送器的調(diào)試
當(dāng)轉(zhuǎn)換器或傳感器出現(xiàn)故障修復(fù)后,應(yīng)對磁翻板液位計進(jìn)行調(diào)試。
⑴零位調(diào)整
用一塊磁鋼置于傳感器的零位處,使下端的干簧管吸合,調(diào)整“零位”電位器,使磁翻板液位計輸出為4mA。
⑵滿度調(diào)整
將磁鋼置于傳感器的上限位置,上端的干簧管吸合,調(diào)整“量程”電位器,使磁翻板液位計輸出為20mA。反復(fù)幾次,直至滿意為止。調(diào)試。
磁翻板液位計可廣泛適用于電力、石油、化工冶金環(huán)保、船舶、建筑、食品等各行業(yè)生產(chǎn)過程中的液位測量與控制。