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磁致伸縮液位計(jì)在液化石油氣儲(chǔ)罐上的應(yīng)用

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        摘要:在液化石油氣儲(chǔ)存過程中,不但要求測量儀表具有較高的測量精度,還應(yīng)能夠很好地適應(yīng)密閉壓力容器的環(huán)境,同時(shí)達(dá)到遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)的要求。該文對磁致伸縮液位計(jì)的組成.基本原理及近年來實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了簡要介紹,并與其它類型液位計(jì)進(jìn)行了比較、分析,最終得出的結(jié)論是此類液位計(jì)憑借其高精度.低成本.免維櫨的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使它在當(dāng)今液位測量領(lǐng)域占較大優(yōu)勢。
 
        在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中,液位測量幾乎遍及過程控制中的各個(gè)環(huán)節(jié).在液化石油氣儲(chǔ)存過程中,不但要求測量儀表具有較高的測量精度,還應(yīng)能夠很好地適應(yīng)密閉壓力容器的環(huán)境,同時(shí)達(dá)到遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)的要求。
        北京市液化石油氣公司某液化石油氣儲(chǔ)備廠每臺(tái)儲(chǔ)罐均裝有兩套液位計(jì),一套是仕樂克儀表廠生產(chǎn)的磁翻板式液位計(jì),作為現(xiàn)場巡視人員參考使用;另一套是荷蘭思諾公司生產(chǎn)的伺服式液位計(jì),作為遠(yuǎn)傳液位計(jì)使用,隨使用年限增長.伺服式液位計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)液位計(jì)浮子卡滯或液位隨溫度漲浮較大等狀況,維修頻次逐漸升高且價(jià)格昂貴。
        隨著自動(dòng)化儀表技術(shù)的發(fā)展,測量液位的方法及相應(yīng)的儀表也在不斷地改進(jìn)和更新,為了尋求準(zhǔn)確、實(shí)用的液位測量儀表降低運(yùn)行、維護(hù)成本,經(jīng)與其它類型液位計(jì)多方面比較,液化氣公司最終選取了仕樂克儀表生產(chǎn)的磁致伸縮液位計(jì)(又稱磁效應(yīng)液位計(jì)),經(jīng)實(shí)際使用及分析得知,此類液位計(jì)具有高精度、低成本、免維護(hù)等特點(diǎn),為解決生產(chǎn)中的測量問題起到了重要促進(jìn)作用。
 
2、磁致伸縮液位計(jì)組成及原理概述
        (1)組成。
        磁致伸縮液位計(jì)用于高精度高壓強(qiáng)的液位測量,還可同時(shí)測量溫度等參數(shù)。它可與智能顯示儀及上位計(jì)算機(jī)一起構(gòu)成液位測量管理系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)液位的上、下限報(bào)警和遠(yuǎn)距離的自動(dòng)控制。由360.內(nèi)磁浮子、傳感器、塑封全智能化電子裝置三部分組成。可智能化編程,帶有液晶顯示,可顯示總體液位、界面液位、以及溫度輸出的電信號(hào),實(shí)際液位值、溫度值,帶有偏移最的實(shí)際液位值等。
          (2)工作原理。
        脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的電脈沖沿外保護(hù)管內(nèi)的波導(dǎo)絲傳遞,當(dāng)該環(huán)形磁場遇到浮子中永久磁鐵的縱向磁場時(shí),將形成一個(gè)螺旋形磁場,它作用于波導(dǎo)絲上并使之扭轉(zhuǎn),產(chǎn)生超聲扭轉(zhuǎn)波,該超聲扭轉(zhuǎn)波返回到傳感線圈(變換器)時(shí)轉(zhuǎn)換成橫向應(yīng)力,通過傳感線圈的磁通發(fā)生變化,在傳感線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓,這樣可以通過精確測量發(fā)射脈沖和返回扭轉(zhuǎn)波的時(shí)間差來確定浮子的精確位置。由于浮子總是懸浮在液面上,且磁浮子位置隨頁面變化而變化,即時(shí)間間隔大小也就是頁面的高低,然后通過全智能化電子裝置將時(shí)間間隔大小信號(hào)轉(zhuǎn)換與被側(cè)液位成比例的4-2OmA信號(hào)進(jìn)行輸出。
 
3、在液化石油氣儲(chǔ)罐上的應(yīng)用現(xiàn)狀及特性
          (1)安裝方法。
        北京市液化石油氣公司某廠的其中一臺(tái)2000 m3儲(chǔ)罐,直徑高達(dá)15.7 m,液位測量范圍為15 m,為避免由浮筒長度過長造成的不垂直帶來的計(jì)量誤差及浮子卡滯,該液位計(jì)采用分段式計(jì)量法,將原有浮筒進(jìn)行切割分段(每臺(tái)液位計(jì)分為3段,每段計(jì)盆范圍為5 m),并采用可移動(dòng)法蘭連接、多臺(tái)儀表串聯(lián)的方式。
        液位數(shù)據(jù)采集后,在信號(hào)處理模塊中進(jìn)行初步分析處理,同時(shí)通過模塊傳輸數(shù)據(jù)傳輸至控制室,以便控制室人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。
          (2)應(yīng)用情況分析。
        本例將某臺(tái)儲(chǔ)罐作為研究對象。該儲(chǔ)罐在2013年的液位計(jì)為伺服式液位計(jì)、2014年更換為磁致伸縮液位計(jì),以下是近幾年運(yùn)行過程中采集的液位計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù),探討在儲(chǔ)罐存儲(chǔ)氣質(zhì)不變的情況下,夏季溫差變化較大時(shí)期,兩種液位計(jì)的實(shí)際測量效果及誤差率。樣本選取時(shí)間為夏季北京溫升較高的7月,選取時(shí)段為8時(shí)、12時(shí)(該儲(chǔ)罐上午至中午基本處于靜默儲(chǔ)存狀態(tài),液位變化僅受溫度影響,側(cè)量人為同人同視角)。測量設(shè)備選用深圳市佳信電子有限公司生產(chǎn)的CA380非接觸式紅外測溫儀。
        測量結(jié)果。(見圖1、圖2)
2013年與2014年7月(8時(shí))各類液位計(jì)誤差比對
2013年與2014年7月(12時(shí))各類液位計(jì)誤差比
        由以上兩圖得知,伺服液位計(jì)誤差值曲線較高,液位漲浮較大,計(jì)量誤差最高達(dá)+0.3 m,而磁致伸縮液位計(jì)誤差值曲線相對穩(wěn)定,液位漲浮較小,計(jì)量誤差在士0.2 m之間,較為精誰。
 
4與其它液位計(jì)分析比較
        (1)光纖液位計(jì)。
        以光學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ),以光纖作為敏感單元,將敏感狀態(tài)以光信號(hào)取出,再進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,所以易與高度發(fā)展的電子控制裝置相匹配。與其它常規(guī)傳感器相比,光纖傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐腐蝕、電絕緣性好,體積小以及便于與光纖傳輸系統(tǒng)組成遠(yuǎn)程監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn),尤其在易燃易爆的惡劣環(huán)境中得到廣泛應(yīng)用。
          (2)差壓式液位計(jì)。
        差壓式液位計(jì)利用液體的壓強(qiáng)原理,在液體的底部檢測液體壓強(qiáng)和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓差。它通過液體底壓強(qiáng)使半導(dǎo)體擴(kuò)散硅薄膜產(chǎn)生形變,引起電橋不平衡,電路輸出與液位高度相對應(yīng)的電壓,從而獲取液位信號(hào)。具有精度高(0.7%),漂移小、抗過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但當(dāng)介質(zhì)的密度隨介質(zhì)的溫度、壓力、組分而變化時(shí),差壓式液位計(jì)會(huì)產(chǎn)生虛假液位。
        (3)伺服液位計(jì)。
        伺服液位計(jì)通過伺服電機(jī)控制浮子跟隨液位或者界面變化。伺服型浮子液位計(jì)通過浮子在液面、液內(nèi)、界面上受到不同的浮力,利用重力敏感裝置測量浮子的重量.它可同時(shí)發(fā)出遠(yuǎn)傳信號(hào),采用微機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,其動(dòng)態(tài)跟蹤誤差可達(dá)0.1 m m,同時(shí)還能補(bǔ)償液面的高低對鋼絲繩產(chǎn)生的附加重量的誤差;對液面的測且精度可達(dá)0.7 mm,靈敏度可達(dá)0.1 m m。另外,它還具有自診斷及通信功能。該液位計(jì)具有較高的可靠性。但價(jià)格比較高。
 
          (4)雷達(dá)液位計(jì)。
        利用雷達(dá)電波測覺液位是近幾年國內(nèi)外都很關(guān)注的技術(shù)。其利用喇叭狀波導(dǎo)管發(fā)射低功率微波(幾十微瓦),遇到被測介面后,部分微波反射回來,被發(fā)射、接收組合液位計(jì)系統(tǒng)接收.通過測量發(fā)射、接收的時(shí)間差來間接測量液位。雷達(dá)液位計(jì)的最大特點(diǎn)是適用于超聲波液位計(jì)應(yīng)用效果不理想的環(huán)墩中,其最大量程可達(dá)35 m,測量精度可達(dá)毫米級(jí)。但其缺點(diǎn)是價(jià)格過高,不能耐高溫、高壓。
          (5)綜合對比。
        對市場中應(yīng)用較為廣泛的幾類液位計(jì)綜合對比。(如下所示)
        價(jià)格方面:伺服液位計(jì)>光釬液位計(jì)>雷達(dá)液位計(jì)>磁致伸縮液位計(jì)>差壓式液位計(jì)>磁翻板液位計(jì),但是部分時(shí)候,高溫高壓 或者長度長的時(shí)候 磁翻板液位計(jì)價(jià)格>雷達(dá)液位計(jì)>磁致伸縮液位計(jì)>差壓式液位計(jì),當(dāng)然也復(fù)雜工況下,差壓液位計(jì)價(jià)>雷達(dá)液位計(jì)>磁翻板液位計(jì)>磁致伸縮液位計(jì)。
精度方面:磁致伸縮液位計(jì)和差壓式液位計(jì)差不多 > 雷達(dá)液位計(jì)和磁翻板液位計(jì)也差不多
維護(hù)方面:不出故障都差不多,基本無須維護(hù),除了故障,維護(hù)成本也差不多。
5、結(jié)語
        磁致伸縮液位計(jì)作為新興的測量儀表,在液位測量中的應(yīng)用只有十幾年的歷史,其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使它在當(dāng)今液位測量領(lǐng)域占有很大優(yōu)勢。目前在北京市液化石油氣公司儲(chǔ)罐逐漸推廣使用,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其達(dá)到了高精度測量的目標(biāo),測量采集到的數(shù)據(jù)輸出后實(shí)時(shí)存儲(chǔ)至遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)內(nèi),便于運(yùn)算、查詢等操作,為罐區(qū)自動(dòng)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的依據(jù),同時(shí)也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,
提高了生產(chǎn)過程監(jiān)視及測最效率,為計(jì)量工作上升等級(jí)奠定了基礎(chǔ),也為企業(yè)整體決策提供了及時(shí)有效的參考依據(jù)。
        隨著工業(yè)生產(chǎn)日趨自動(dòng)化,對液位檢測技術(shù)的要求也越來越高。為解決生產(chǎn)中的測量向題,一方面是采用新的測量原理,開發(fā)新的液位檢測儀表,擴(kuò)大檢測的手段,另一方面需朝著實(shí)現(xiàn)微機(jī)化和智能化的方向發(fā)展。

 

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