在石化企業(yè)、化工油品銷售及食品加工等行業(yè)需要對各種儲罐的液位進(jìn)行測量，尤其是生產(chǎn)過程中各種液位物料的配比和油品儲罐內(nèi)存儲物料的計量管理，都需要一種成本低、壽命長、安裝簡便而測量精度高的液位儀表。
目前，用于液位測量的儀表很多，主要有鋼帶浮子液位計、磁浮子液位計、壓力式液位變送器、電容式液位變送器、電動浮筒液位變送器、伺服式液位計、超聲波液位計和雷達(dá)液位計等產(chǎn)品。這些液位測量儀表，雖然都已廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程中，但都不能滿足企業(yè)的不同要求。在國內(nèi)石化企業(yè)，近幾年開始從國外購進(jìn)磁致伸縮液位計，用于罐區(qū)的液位計量管理，并獲得滿意的使用效果。磁致伸縮液位計的測量精度小于1mm，高于目前所有的液位測量儀表精度，而且其主要敏感件的平均無故障時間達(dá)20幾年之久，是其它儀表無法比擬的。國產(chǎn)磁致伸縮液位計目前大部分引進(jìn)國外技術(shù)和主要部件，在國內(nèi)組裝而成的，其主要技術(shù)指標(biāo)與國外產(chǎn)品相同，但價格中只有國外的三分之一，磁致伸縮液位計以其精確的液位測量、較低的價格和穩(wěn)定的性能將成為石化企業(yè)各種儲罐液位測量的首選計量儀表。
幾種儲罐液位測量方式對比表，如表1所示。
磁致伸縮液位計原理與結(jié)構(gòu)
磁性材料具有結(jié)晶體的構(gòu)造，在材料內(nèi)部由于電子自旋而產(chǎn)生元磁矩。相鄰的元磁矩組成微小磁疇，相鄰磁疇之間相互作用力很小，而且互相均衡，材料總的磁化強度等于零。當(dāng)有外磁場作用時，材料內(nèi)部磁場平衡受到破壞，所有磁疇的磁場方向轉(zhuǎn)向與外磁場平行，由于在磁化過程中磁疇的界限發(fā)生移動，晶體產(chǎn)生變形，因而導(dǎo)致材料產(chǎn)生機械變形，此現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)。磁致伸縮液位計正是利用此原理進(jìn)行液位測量，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。控制板向磁致伸縮傳感件發(fā)射電流脈沖；電流脈沖周圍產(chǎn)生的電磁場與浮子內(nèi)置磁鋼的磁場相遇，在磁致伸縮傳感件上發(fā)生磁致伸縮效應(yīng)；產(chǎn)生的應(yīng)力波以可知的速度向兩端傳播，向上傳播的應(yīng)力波被控制板所接收，計量出發(fā)射電流脈沖與接收到應(yīng)力波的時間間隔，即可計算出浮子的位置，也就知道液位高度。
磁致伸縮液位計特性
①儀表測量精度
從磁致伸縮液位計測量原理可以看出，磁致伸縮液位計的測量精度主要受發(fā)射電流脈沖與接收應(yīng)力波時間間隔計量精度有關(guān)，時間計量精度的高低依賴于時鐘頻率高低，時鐘頻率越高，時間計量精度就越高。磁致伸縮液位計采用6MHz時鐘，經(jīng)分頻后，對20m的量程范圍，其分辨率達(dá)0.25mm。
②溫度自動補償
應(yīng)力波在磁致伸縮傳感件上的傳播速度受溫度影響是很微小的，但對高精度液位測量儀表來說，其影響是不可忽略的，所以必須進(jìn)行溫度補償，磁致伸縮液位計采用微電腦做為控制芯片，定期發(fā)射探測溫度變化的電流脈沖，通過微電腦內(nèi)置軟件對液位測量值進(jìn)行自動補償。
③測量界面
界面的測量是通過調(diào)整浮子的比重，使浮子浮在兩種液體的交界上，其測量原理不變。
④無需定期維修
從儀表的工作原理和結(jié)構(gòu)上可以看出，儀表無易損件，只要材料選擇正確，不產(chǎn)生腐蝕，磁致伸縮液位計可穩(wěn)定運行幾十年。
⑤無須標(biāo)定
磁致伸縮液位計采用EEPROM存儲芯片，出廠時對量程和輸出信號已做好設(shè)定，使用時無需重新標(biāo)定。為方便使用，磁致伸縮液位計內(nèi)設(shè)量程調(diào)整按鈕，把浮子移到零位，按壓零位按鈕輸出4mA，把浮子移到滿量程位置，按壓滿量程按鈕輸出20mA，磁致伸縮液位計自動把最新量程范圍寫入EEPROM片內(nèi)，即使斷電也不影響其記憶。
⑥輸出信號
磁致伸縮液位計提供4-20mA模擬信號和RS485數(shù)字通信信號，以滿足不同的用戶要求，數(shù)字信號可最大限度地利用該儀表提供精確液位信號，以便提高計量的準(zhǔn)確性。
⑦磁致伸縮液位計安裝
磁致伸縮液位計提供頂裝法蘭(螺紋)、側(cè)裝和側(cè)頂裝等多種安裝方式，只要垂直安裝，把儀表法蘭與設(shè)備開孔法蘭連接密封好即可。
磁致伸縮液位計選型
磁致伸縮液位計適用于高溫、高壓和強腐蝕場合，可替代鋼帶液位計、超聲波液位計、雷達(dá)液位計和電動浮筒液位變送器等其它液位測量儀表。磁致伸縮液位計可分為長量程(20m)和短量程(6m)兩種，長量程采用金屬軟導(dǎo)管，短量程采用硬導(dǎo)管，儀表選型時應(yīng)根據(jù)設(shè)備的開孔選擇安裝方式；根據(jù)量程范圍選擇軟導(dǎo)管或硬導(dǎo)管；根據(jù)介質(zhì)的腐蝕情況選擇不同的材質(zhì)。正確的儀表選型是磁致伸縮液位計可靠運行的前提。
磁致伸縮技術(shù)用于物位測量在國外已獲廣泛的應(yīng)用，并已形成技術(shù)壟斷。磁致伸縮液位計的技術(shù)引進(jìn)、消化和國產(chǎn)化必將推動國內(nèi)液位儀表的發(fā)展，磁致伸縮液位計以其優(yōu)異的性能價格比將成為今后液位儀表選用的主流產(chǎn)品。
作者：顧達(dá)群 齊魯石油化工股份有限公司塑料廠
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