摘 要:投入式液位傳感器是一種測量液位的壓力傳感器,基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理,采用隔離型擴(kuò)散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器,將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性修正,轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào),一般適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測量。
一、投入式液位計(jì)測量原理
投入式液位計(jì)的基本工作原理就是靜壓液位測量,即所測液體靜壓與該液體高度成正比的原理。液體介質(zhì)中,某一個(gè)深度產(chǎn)生的壓力就是測量點(diǎn)以上的介謘hou隕淼鬧亓克�。它与綑⿲�(shí)拿芏群偷鋇氐鬧亓鈾俁瘸燒取Mü絇=ρGH 反映了他們之間的比例關(guān)系。其中P=壓力,ρ=介質(zhì)密度,G=重力加速度,H=測量點(diǎn)的深度。
投入式液位變送器一般采用擴(kuò)散硅或陶瓷敏感元件的壓阻效應(yīng),將靜壓轉(zhuǎn)成電信號(hào)。經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性校正。轉(zhuǎn)換成4-20mADC 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。投入式液位變送器的傳感器部分可直接投入到液體中,變送器部分可用法蘭支架固定,安裝使用極為方便。固態(tài)結(jié)構(gòu),無可動(dòng)部件,高可靠性,使用壽命長從水、油到粘度較大的糊狀都可以進(jìn)行高精度測量,不受被測介質(zhì)起泡、沉積、電氣特性的影響寬范圍的溫度補(bǔ)償。它還具有電源反相極性保護(hù)及過載限流保護(hù)。
二、投入式液位計(jì)的特點(diǎn)
投入式液位計(jì)精巧的結(jié)構(gòu),簡單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便�?蓭в兄劐^的傳感器,適用于石油、化工、電力等行業(yè)的液位測量。
投入式液位計(jì)優(yōu)點(diǎn)主要是:測量精度高;安裝方便;信號(hào)可遠(yuǎn)傳遙控;可以通過選擇不同的材料抵抗各種介質(zhì)的腐蝕;適合用于防爆場合;價(jià)格適中。穩(wěn)定性好,滿度、零位長期穩(wěn)定,不受被測介質(zhì)起泡、沉積、電氣特性的影響。具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路,在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器,異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流。固態(tài)結(jié)構(gòu),無可動(dòng)部件,高可靠性,結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)耐用,使用壽命長。
投入式液位計(jì)缺點(diǎn)表現(xiàn)為:測量信號(hào)需要換算;無法測量超過125℃的高溫介質(zhì)溫度;測量介質(zhì)的密度必須均勻一致。了解了投入式液位計(jì)的基本工作原理之后,很多人對(duì)投入式液位變送器主要技術(shù)指標(biāo)是一知半解。
三、投入式液位變送器主要技術(shù)指標(biāo)
以某一種投入式液位計(jì)為例,其測量范圍:0.3~110m 精度:0.2、0.5、1.0 級(jí),工作溫度:-20~80℃,輸出信號(hào):二線制4~20mADC,電源電壓:標(biāo)準(zhǔn)24VDC,不靈敏區(qū):≤±1.0%FS 負(fù)載能力:0-600Ω,相對(duì)溫度:≤85% 。防護(hù)等級(jí):IP68 防爆標(biāo)志:ExiaⅡCT4-7.
四、投入式液位計(jì)的應(yīng)用
投入式靜壓液位計(jì)具有標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)功能,以防止浪涌電壓、射頻干擾、過電壓和反極性保護(hù),以確保高可靠性。目前,立式金屬罐底量測量還處于離線狀態(tài),即在空罐狀態(tài)下由人工測量,再通過幾何測量法給出的公式得出底量增
量。這種方法無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且實(shí)時(shí)性差。而投入式液位計(jì)能彌補(bǔ)這一不足。投入式液位計(jì)是液位計(jì)中比較特殊的一種,我們平常看到的那樣液位計(jì)都有一個(gè)特點(diǎn),那就是只能夠測量一些精致的或者是沒有流速的液體,但投入式液位計(jì)能夠測量到流速非常的快液體物位。從而可以廣泛地用于非密封場合(敞口容器)的液位測量。
1.應(yīng)用案例:
某煤化工公司循環(huán)水裝置應(yīng)用投入式液位計(jì)9 臺(tái),用于測量循環(huán)水涼水塔塔下水池的液位,污水處理裝置應(yīng)用投入式液位計(jì)3 臺(tái),用于測量污水集水池的液位�;赜盟b置應(yīng)用投入式液位計(jì)3 臺(tái),用于測量回用水回收池液位及回收水儲(chǔ)罐液位。效果良好。之前均使用超聲波液位計(jì),探頭夏季存在凝液情況,冬季結(jié)霜嚴(yán)重,影響測量,波動(dòng)很大。
某鋼鐵集團(tuán)污水處理廠提供投入式液位計(jì),對(duì)需凈化處理的含大量酸性溶液的污水儲(chǔ)液槽進(jìn)行液位監(jiān)控。介質(zhì)中同時(shí)有大量的鐵屑漂浮物。安裝時(shí),不將液位計(jì)投入到槽底,而是懸浮在距離槽底1M 左右的位置,并定期進(jìn)行清洗。保證探頭不被埋沒在槽底污物中,并且保持探頭膜片的潔凈。
長江航道大壩船閘采用投入式液位計(jì)對(duì)閘門上下游液位進(jìn)行監(jiān)控,保證船只在通過閘門時(shí)安全平穩(wěn)。具體應(yīng)用:在閘門內(nèi)外各安裝一套投入式液位計(jì),通過內(nèi)外側(cè)液位變化的速度調(diào)整閘門打開的位置,直至上下游水位一致,船只通過后,關(guān)閘蓄水。
2.與其他種類液位計(jì)的比較
在工業(yè)領(lǐng)域中,要測量液位,除了投入式液位計(jì)的靜壓液位測量外,還有許多其他的方式和原理。
浮球液位計(jì)是一種依靠浮力原理測量液位的方法。通常是通過浮球與刻度尺配合的方式,使觀測者能夠直觀讀取液位的高度。優(yōu)點(diǎn):能夠快速、直觀地讀數(shù);價(jià)格低廉;安裝簡便。缺點(diǎn):精度低;安裝受容器形狀結(jié)構(gòu)的限制比較大;不適合用于腐蝕性強(qiáng)、有危險(xiǎn)性的介質(zhì);無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié)。
磁翻板液位計(jì)是靠安裝在容器內(nèi)部的磁力浮子,帶動(dòng)容器外部的磁力翻板翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換和液位顯示。優(yōu)點(diǎn):能夠快速、直觀地讀數(shù);價(jià)格較低;可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié)。缺點(diǎn):精度低;安裝復(fù)雜;量程限制;安裝體積比較大。
電容式液位傳感器是利用電容兩極板間電容值變化測量液面的高低。優(yōu)點(diǎn):體積較小,容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié);適用于具有腐蝕性和高壓介質(zhì)。缺點(diǎn):介質(zhì)和液面上部的介電常數(shù)必須保持恒定才能準(zhǔn)確測量;測量范圍受金屬棒長度限制;對(duì)容器材質(zhì)有較高的要求;被測介質(zhì)具有導(dǎo)電性。
雷達(dá)液位計(jì)是通過探測自身發(fā)出的微波(波長很短的電磁波)被液面反射后的信息換算物面位置。優(yōu)點(diǎn):可以測量壓力容器內(nèi)液位,可以忽略高溫、高壓、結(jié)垢和冷凝物的影響;精度較高;與介質(zhì)無直接接觸;耐腐蝕性強(qiáng);可在真空環(huán)境中使用;安裝簡便。缺點(diǎn):價(jià)格昂貴;受容器幾何結(jié)構(gòu)和材料特性影響;容易受電磁波干擾。
超聲波液位計(jì)是通過探測自身發(fā)出的超聲波被液面反射后的信號(hào)換算物面位置的。優(yōu)點(diǎn):與介質(zhì)無直接接觸;耐腐蝕性強(qiáng);精度較高;安裝簡便。缺點(diǎn):價(jià)格比較昂貴;超聲波受傳輸媒介的氣體成分影響較大;受容器幾何結(jié)構(gòu)特性影響較大;不適用于有氣泡或懸浮物的介質(zhì);容易受電磁波干擾,冬季使用容易結(jié)霜影響測量。
3.安裝注意事項(xiàng)
儀表安裝環(huán)境應(yīng)符合要求,應(yīng)盡量避免安裝在有劇烈振動(dòng),強(qiáng)熱源和有大量腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中。測量頭安裝時(shí)檢查可配穩(wěn)定架,因穩(wěn)定架較重,裝配時(shí)應(yīng)使夾子與測量之間的導(dǎo)氣電纜不受力,以防止導(dǎo)氣電纜接頭松動(dòng)而泄漏。