摘要:隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，近年來利用磁致伸縮原理測(cè)量的液位計(jì)在油庫(kù)得到了大量應(yīng)用。 本文主要介紹磁致伸縮液位計(jì)的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)和在油庫(kù)的應(yīng)用事項(xiàng)，促進(jìn)油庫(kù)技術(shù)改造，提高油庫(kù)系統(tǒng)講師的精度和自動(dòng)化水平。 液位測(cè)量技術(shù)是zui的基本油氣藏技術(shù)，目前主要有壓力式、壓差式、浮子鋼帶式、靜電容量式、電阻式、電位差式、機(jī)械式等多種方法。 隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，近年來利用磁致伸縮原理進(jìn)行測(cè)量的液位計(jì)在油庫(kù)得到了大量應(yīng)用。 磁致伸縮液位計(jì)具有精度高、功能多、免維護(hù)、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，應(yīng)用前景明朗。 另一方面，磁致伸縮水平計(jì)的工作原理1 )構(gòu)成磁致伸縮水平計(jì)的磁致伸縮水平計(jì)主要由電子頭、探測(cè)桿、浮子三部分構(gòu)成。 磁致伸縮液位計(jì)檢測(cè)棒由3根同軸圓管構(gòu)成:外管由防腐蝕材料制成，在提供保護(hù)作用的中央圓管上安裝有一個(gè)或多個(gè)數(shù)字測(cè)溫傳感器；zui的中心是波導(dǎo)管，其內(nèi)部是由磁致伸縮材料構(gòu)成的波導(dǎo)管。 液位計(jì)檢測(cè)桿的外部?jī)?nèi)置有磁鐵隨液位變化的浮子。 2 )磁致伸縮液位計(jì)的工作過程磁致伸縮液位計(jì)的工作原理主要是利用效應(yīng)與超聲波效應(yīng)的結(jié)合來達(dá)到測(cè)量目的。 磁效應(yīng)是威德曼效應(yīng)( Wiedemann )和維拉利效應(yīng)。 液位定義電子頭的脈沖發(fā)生器首先在磁致伸縮波導(dǎo)線上施加電脈沖部分信號(hào)，該電脈沖部分同時(shí)伴隨著環(huán)形磁場(chǎng)，以光速沿著磁致伸縮波導(dǎo)線向下傳輸。 當(dāng)該環(huán)開始磁場(chǎng)與浮子中的磁鐵產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng)相碰撞時(shí)，將矢量重疊，形成螺旋狀的磁場(chǎng)。 維德曼效應(yīng)改變了磁致伸縮材料本身的物理尺寸。 因此，當(dāng)合成磁場(chǎng)變化而形成螺旋狀的磁場(chǎng)時(shí)，在磁致伸縮波導(dǎo)線中產(chǎn)生沿著螺旋狀的磁場(chǎng)的伸縮變形，在波導(dǎo)線中產(chǎn)生扭曲變形，激發(fā)扭曲波(或返回脈沖)。 如果該扭曲波沿著波導(dǎo)管通過超聲波返回傳感頭的感應(yīng)線圈，則轉(zhuǎn)換為橫向應(yīng)力。 由于傳感器效應(yīng)，磁致伸縮材料物理變形時(shí)，磁致伸縮材料內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化，通過傳感器線圈的磁通量發(fā)生變化，在傳感器線圈的兩端產(chǎn)生可檢測(cè)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 超聲波扭轉(zhuǎn)波的傳播速度一定( 2838m/s左右)。 因此，通過將從發(fā)射電流脈沖的瞬間到檢測(cè)到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為止的時(shí)間差乘以該恒定速度，可以計(jì)算磁鐵(浮子)的位置。 3 )磁致伸縮液位計(jì)的技術(shù)特征高精度磁致伸縮液位計(jì)通過測(cè)量發(fā)射脈沖和返回脈沖的時(shí)間差來決定被測(cè)位移量，因此測(cè)量精度極高。 其非線性小于0.05%FS，重現(xiàn)性小于0.001%FS，分辨率小于0.002%FS。 這樣高的測(cè)量精度在現(xiàn)在的液面水平測(cè)量中是*，但是其他類型的傳感器很難達(dá)到這個(gè)精度。 多參數(shù)測(cè)量磁致伸縮液位計(jì)的另一大特點(diǎn)是綜合測(cè)量液面、界面、溫度等參數(shù)。 磁致伸縮水平計(jì)的電子部件能夠檢測(cè)由同一發(fā)射脈沖產(chǎn)生的連續(xù)電磁波，因此可以在同一檢測(cè)桿上安裝兩個(gè)或者多個(gè)磁浮元件。 只要保證浮子的重量與介質(zhì)的比重相對(duì)應(yīng)，就可以同時(shí)測(cè)量液面和界面，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測(cè)量。 在磁致伸縮液位計(jì)的傳感器中嵌入多個(gè)溫度傳感器，可一邊測(cè)量液位，一邊獲得介質(zhì)的多點(diǎn)溫度和液面的平均溫度。 安全性高的磁致伸縮液位計(jì)的防爆液位一般分為耐壓防爆型和本安型2種，適合在易燃、易爆、高溫、高壓等危險(xiǎn)場(chǎng)所使用。 另外，用磁致伸縮液位計(jì)測(cè)量時(shí)，不需要手動(dòng)打開油箱蓋，避免了手動(dòng)測(cè)量引起的安全性問題。 可靠性高、故障率低、壽命長(zhǎng)是由于磁致伸縮液位計(jì)的整個(gè)變送器被密封在不銹鋼管內(nèi)，傳感器元件與被測(cè)介質(zhì)不接觸，因此測(cè)量過程不斷重復(fù)，但不會(huì)給傳感器帶來磨損。 因此，具有工作可靠性高、故障低、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，適用于各種惡劣環(huán)境。 安裝維護(hù)簡(jiǎn)單的磁致伸縮液位計(jì)采用法蘭連接方式，安裝非常簡(jiǎn)單，而且不需要安全的維護(hù)和再標(biāo)定，對(duì)使用者非常方便。 一般用于自動(dòng)管理磁致伸縮等級(jí)計(jì)算機(jī)的輸出信號(hào)接口采用4~20mA或RS-485數(shù)字信號(hào)接口，允許直接訪問PLC、DCS或其他計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，并且微機(jī)易于處理信號(hào)。 二、磁致伸縮液位計(jì)油庫(kù)應(yīng)用事項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)構(gòu)成某油庫(kù)的計(jì)量系統(tǒng)包括磁致伸縮液位計(jì)、西門子OS77站和PLC，其中PLC還用于控制油庫(kù)的定量車。 油庫(kù)有12個(gè)油箱，高度均為9~15m，因此選定了美國(guó)MTS公司的LDF系列產(chǎn)品(柔性延長(zhǎng)數(shù)字系列)。 采用4總線結(jié)構(gòu)，布線簡(jiǎn)單，其中雙線為DC24V電源，雙線為RS-485總線( DDA協(xié)議)。 考慮到系統(tǒng)電源的容量，每六個(gè)容器有一個(gè)系統(tǒng)的電源供電。 液位計(jì)算信號(hào)經(jīng)由PLC的485模塊從RS-485總線進(jìn)入PLC系統(tǒng)，PLC的處理數(shù)據(jù)經(jīng)由專用總線傳送至西門子OS77站( CELSIUS400 )，在軟件中進(jìn)一步進(jìn)行處理。 實(shí)現(xiàn)計(jì)量系統(tǒng)的功能1、油器計(jì)量的全部自動(dòng)化，即按油箱標(biāo)示，印刷油品的油高、水高、溫度、體積、質(zhì)量等，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的全天液位監(jiān)測(cè)。 2、具有高、低等級(jí)報(bào)警和連鎖功能，防止漏油、排氣等事故。 3、實(shí)現(xiàn)油罐檢測(cè)和報(bào)警、防漏油4、完成業(yè)務(wù)管理功能測(cè)量系統(tǒng)的其他形式除直接訪問PLC系統(tǒng)外，磁致伸縮液位計(jì)還可訪問DCS和其他計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，但485數(shù)字信號(hào)中采用的通信協(xié)議是DDA協(xié)議， 需要注意的是MODBUS協(xié)議等，因此對(duì)應(yīng)的PLC、DCS系統(tǒng)的通信參數(shù)必須正確設(shè)定，通信流暢。 液位計(jì)直接訪問計(jì)算機(jī)時(shí)，RS485/232轉(zhuǎn)換卡必須將485信號(hào)轉(zhuǎn)換為232信號(hào)，并連接到計(jì)算機(jī)的232接口(如果計(jì)算機(jī)本身具有485接口則不需要)。 防爆是儲(chǔ)罐計(jì)量中應(yīng)首先考慮的問題。 選擇本安型液位計(jì)、防爆終端、安全欄，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的防爆。 磁致伸縮液位計(jì)具有成本安全認(rèn)證，是成本安全型儀表，能夠完全滿足容器的防爆要求。 液位計(jì)與系統(tǒng)總線連接時(shí)，請(qǐng)選擇防爆連接箱，消除中間的危險(xiǎn)性。 安全柵欄設(shè)置在控制室中，作為控制室儀表和現(xiàn)場(chǎng)儀表的相關(guān)設(shè)備，可以傳遞信號(hào)，也可以將流入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量控制在爆炸性氣體和混合物的點(diǎn)火能量以下，因此危險(xiǎn)場(chǎng)所和非危險(xiǎn)場(chǎng)所被隔離，發(fā)揮防爆作用。 系統(tǒng)總線進(jìn)入機(jī)柜后，通過安全柵連接PLC和電源。 信號(hào)線和電源線分別選用不同型號(hào)的專用安全圍欄。 應(yīng)注意安全柵欄只有在使用時(shí)系統(tǒng)調(diào)試完畢后才能使用。 否則，容易因短路等意外原因而損壞。 特別是在附近進(jìn)行電焊作業(yè)時(shí)，電焊機(jī)的接地和機(jī)箱的接地相通，容易反向破壞安全欄。 故障處理磁致伸縮液位計(jì)故障率低，基本上是免維護(hù)的。 發(fā)現(xiàn)個(gè)別無法正常工作或液位長(zhǎng)期不變等情況時(shí)，電子頭的集成電路分析或模塊可能損壞，更換相應(yīng)的部件即可。 冬天油上蠟，浮子上油不能正常運(yùn)動(dòng)，液面水平也有可能不變。 需要松開固定法蘭和鎖的NPT裝置，輕松搖動(dòng)或取出拉桿，輕松清掃。 液位計(jì)的安裝只要沿著油箱的凸緣孔將液位計(jì)放入油箱，固定重物，檢測(cè)桿自然變直，到達(dá)油箱底部后，將液位計(jì)的電子頭、下面的硬桿和柔性檢測(cè)桿保持一條直線，鎖定NPT裝置即可。 接線、接地電源和信號(hào)電纜的屏蔽僅在安全柵極端接地，接地電阻小于1&Omega的m。 請(qǐng)勿在液位計(jì)側(cè)或網(wǎng)絡(luò)整體的其他點(diǎn)接地，盡量縮短網(wǎng)絡(luò)的干線，避免干擾源(例如電機(jī)等)的網(wǎng)絡(luò)為主干線，包括主干線到液位計(jì)的引入連接(防爆端子箱到液位計(jì)的連接)的zui的大抽頭連接 確定零點(diǎn)的液位計(jì)的設(shè)置調(diào)整后，確定零點(diǎn)。 一般來說，液位計(jì)直接顯示的數(shù)值比人工測(cè)定值高100~200mm。 對(duì)于每個(gè)液位計(jì)，該數(shù)值是固定的，是淮液位計(jì)的零點(diǎn)。 從液位計(jì)的測(cè)量值減去零點(diǎn)，就是真正的油高。 進(jìn)行正式標(biāo)定確定零點(diǎn)時(shí)，zui只使用新標(biāo)定的尺寸，由檢測(cè)技術(shù)高的測(cè)量員操作。 不合理的檢定結(jié)果，多人必須用同一尺度多次測(cè)定。 將內(nèi)浮頂罐安裝到內(nèi)浮頂罐上安裝磁致伸縮液位計(jì)時(shí)，在內(nèi)浮頂上開孔，用橡膠板密封，上面有十字型開口，檢測(cè)桿位于開口的中央位置。 在開口位置的上下，浮子的上部高度為100~150mm，具有防止密封板壓下浮子的作用的浮子的下部高度與浮子的直徑相同，具有防止浮子被浮子卡住的作用。 三、結(jié)束磁致伸縮水平計(jì)可以滿足油庫(kù)的實(shí)際計(jì)量要求，而不是人工計(jì)量油箱。 各油庫(kù)應(yīng)加大磁致伸縮液位計(jì)的應(yīng)用力，提高油庫(kù)系統(tǒng)計(jì)量的精度和自動(dòng)化水平。

以上就是磁致伸縮液位儀的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)及其在油庫(kù)的應(yīng)用事項(xiàng)文章的全部?jī)?nèi)容