磁翻板液位计量表原理以及现场应用

磁盘液位计的选择要求很高。 通常，液位测量对象复杂，液位测量范围变化大等原因，磁反转板液位计选择过程中应考虑的因素主要包括测量工况分析、介质特性分析、测量要求分析、精度要求分析、用户使用习惯考虑、性价比选择等。 石化装置具有高温高压、易燃易爆特点，易燃易爆、有毒、用于腐蚀性介质测量的仪表应重点考虑仪表的可测范围、稳定性、介质腐蚀性、仪表维护量等。 液位检测仪表种类繁多，磁致伸缩式液位检测仪表具有检测精度高、范围广、使用方便、维护费用低等特点，广泛应用于石油化学、制药、水利等领域，具有比传统压力式、机械式、静电容量、超声波和雷达等检测系统更高的应用和经济价值。 1磁翻转板液位计介绍

所谓磁翻转板液位计，是强磁性体的磁化方向变化时，电介质的晶格间隔变化，强磁性体的长度和体积变化的现象。 磁板的伸缩现象有各向异性，长度为l的磁性材料的磁化方向的长度变化为δl时。

磁反转板电平仪内部的检测元件由一定的磁致伸缩物质构成，是根据磁致伸缩原理设计制造的电平(场位)仪，由磁流驱动，高精度、高分辨率振荡器可为4~2OmA标准信号(带hart ) [2]、24V直流双馈、振荡器为耐腐蚀型。

1.1磁翻转板液位计的工作原理

磁反转板液位计的基本原理如图1所示，结构如图2所示。 其结构分为三个部分:浮球、装有变送器和磁性板的不锈钢测量管。

当所述发射器接通电源时，脉冲产生器和接收器进行操作，且所述发射器配合定时而在下端处发射低电流询问脉冲信号，脉冲及其磁场沿所述磁性板拉伸线向下运行，且脉冲沿所述磁性板拉伸线向下移动

冲击信号的磁场与浮球内的磁场相遇时，产生扭转应力脉冲，该扭转应力脉冲传递到磁板的两端。 向下发送的扭转应力脉冲被阻尼吸收，并且向上发送的扭转应力脉冲由接收机接收和检测。 根据从发出问题脉冲到接收返回扭转应力脉冲的时间差，计算液面水平的高度，可转换为4~20mA的输出信号。

1.2磁翻转板液位计的性能

磁盘液位计应用于石化领域，作为非接触式液位计具有很大优势。

a )可靠性高。 无机械可动部分，无摩擦，无磨损，芯部件与测量介质非接触，寿命长。

b )精度高。 分辨率高于0.01，相当于1mm，计量精度zui可达到0.5mm。

c )安全性良好。 磁致伸缩式液位计防爆性能高，适用于本安防爆、使用安全，特别是液体化工原料和可燃性液体的测定。

d )磁盘液位计安装方便，维护简单，维护量少，有利于大幅度降低维护成本。

e )远程传送信号，输出模拟或数字电容，包括HART协议和RS一致485接口。

磁反转板液位计由磁浮驱动，能连续测量介质水平和边界水平，振荡器精度高，分辨率高，测量重现性好，可用作测量液位计表，适于在一定粘度、介电常数范围内测量清洁介质[2]，介电常数变化，气相成分变化，压强 理论上，由温度变化引起的误差小，平均每变化10℃，输出值的变化量小于2mm。 有隔爆型和本安型的保护性能达到IP67。

1.3磁反转板液位计的基本参数

a )测量范围:测量管为刚性杆时，测量范围为6m以下测量管为柔性杆时，测量值为3.5~20mE。

b )下死角:液面水平测量在60mm以下边界测量在15mm以下。

c )上死角:液面水平测量在100mm以下。

d )工作电压:直流24V。

e )使用环境温度:一50~125℃。

f )介质温度:2O0~4O0℃.

g )工作压力:真空~16MPa。

2磁翻转板液位计的安装

实践证明，在设备顶部安装凸缘有利于安装和维护。 在装置上安装法兰，安装法兰罩，将螺钉插入法兰罩。 安装时，拆下浮子和挡圈，将液位计紧固在法兰盖上，安装浮子和挡圈，按顺序将液位计和法兰盖安装在人体容器L2上。 根据情况，油箱侧壁也可选择法兰安装方式。

隔爆型仪表配线是典型的双线式，无需另外连接电源，本安装型仪表配线在控制系统侧设置安全栅栏。

3设计时的注意事项

3.1影响仪表工作的干扰因素

噪声是由静电放电、射频电磁场放射、浪涌冲击、商用频率磁场等产生的。 如果介质的温度变化过大或者在振动环境下使用，也会妨碍磁反转板液位计的测量。

3.2设计时的注意事项

a )由于测量原理等原因，磁板液位计处于强磁场干涉环境下时，浮子受到的磁场力重叠而退磁。 因此，在远离高压电机、风扇、离心机、混频器、变频器、干燥床等强电磁环境下设置，需要紧急停止、起动的场所，这些设备必须进行接地屏蔽。

同时，磁反转板液位计的信号线要远离高压电源线，使信号线屏蔽层处于良好的接地状态。

b )静电放电会影响磁性反转板液位计的测量，因此请将安装有液位计的设备良好地接地使用。

c )为避免射频电磁场发射，必须考虑无线电测量仪的发射源的位置来确保至少2m以上的距离。

d )对浪涌冲击无法控制的噪声，一般在现场侧加上浪涌保护器、防雷击、电路板的保护。 浪涌保护器的抑制元件(压敏电阻MOV )通过损失本身消除冲击电流(发热、熔解)，对抗大电流的冲击。 因此，可以安全地保护磁反转板液位计的本体。

e )商用频率磁场多产生于商用频率泵，设置磁反转板液位计时应尽量远离商用频率泵。

f )介质温度变化过大时，磁性反转板液位计不得作为计量液位计使用。 然而，对于平均每10℃的变化，如果输出值的变化量满足小于2mm的条件，则由于介质温度的累积变化而产生的误差一般处于测定请求误差的范围内。

g )在振动环境下使用时，也会影响精度，液位计zui蕞好在不振动的条件下设置。

4磁翻转板液位计的应用

磁盘液位计在石化行业主要应用于油罐水平和烷基铝罐水平的测定，目前越来越应用于原油罐、成品油罐水平的测定|3)。 。

a )油品水平的测定涉及贸易结算的，应使用计量水平的仪器。 如果选择安装在容器的上部开口部，则磁板的伸缩和伺服电动机的液位计能够满足测量要求，但伺服电动机的液位计的测量原理复杂，安装麻烦，价格昂贵，维护作业多的磁板液位计不仅能够进行本安防爆，而且安装容易 维护量少，性价比相对较高，适用于测量油箱水平，而不是伺服电机液位计。

b )在非计量级要求罐水平的测量中，磁盘液位计和雷达液位计能够满足测量要求。 但雷达液位计受介电常数的影响，烃类混合物的介电常数通常较低，需要增设波导管，因此应用范围有限。 磁板液位计的唯一可动零件是浮子，维护量极少，节约人工费，性价比高，深受用户欢迎。

c )以某聚丙烯装置的原料罐为例，如图3所示。 罐高18m，介质为液化石油气，易挥发，密度527.5kg/m3，介电常数1.6，设计温度5O℃，设计表压1.7MPa，zui高介质温度35℃，工作表压900kPa，要求安装顶部法兰，测量精度为±； 1mm、测量范围为O~18m、4~2OmA的输出信号、防爆等级ExdⅡBT4、防护等级IP65。 在这种情况下，现有的设计方案选择了雷达液位计(带波导管)和伺服电动机液位计。 液化石油气由于具有挥发性，容器内存在挥发性气体，挥发性气体影响雷达回波的反射，用雷达液位计测量时，选择测量效果不佳的伺服电机的液位计测量精度高，测量效果好，但由于机械部件多，容易磨损， 选择维护作业量多的磁反转板液位计时，若测量高度超过6m，则测量管需要选择柔性杆，柔性杆能够测量的zui的高度为20m，满足测量范围0~18m的要求，液位计的精度高，测量效果高。 这3种液位计的对比如表1所示，采用磁反转板液位计液化石油气罐的液位综合成本低，效果好。

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