磁致伸缩液位仪的工作原理、技术特点及其在油库的应用事项

摘要:随着测量技术的发展，近年来利用磁致伸缩原理测量的液位计在油库得到了大量应用。 本文主要介绍磁致伸缩液位计的工作原理、技术特点和在油库的应用事项，促进油库技术改造，提高油库系统讲师的精度和自动化水平。 液位测量技术是zui的基本油气藏技术，目前主要有压力式、压差式、浮子钢带式、静电容量式、电阻式、电位差式、机械式等多种方法。 随着测量技术的发展，近年来利用磁致伸缩原理进行测量的液位计在油库得到了大量应用。 磁致伸缩液位计具有精度高、功能多、免维护、寿命长等特点，应用前景明朗。 另一方面，磁致伸缩水平计的工作原理1 )构成磁致伸缩水平计的磁致伸缩水平计主要由电子头、探测杆、浮子三部分构成。 磁致伸缩液位计检测棒由3根同轴圆管构成:外管由防腐蚀材料制成，在提供保护作用的中央圆管上安装有一个或多个数字测温传感器；zui的中心是波导管，其内部是由磁致伸缩材料构成的波导管。 液位计检测杆的外部内置有磁铁随液位变化的浮子。 2 )磁致伸缩液位计的工作过程磁致伸缩液位计的工作原理主要是利用效应与超声波效应的结合来达到测量目的。 磁效应是威德曼效应( Wiedemann )和维拉利效应。 液位定义电子头的脉冲发生器首先在磁致伸缩波导线上施加电脉冲部分信号，该电脉冲部分同时伴随着环形磁场，以光速沿着磁致伸缩波导线向下传输。 当该环开始磁场与浮子中的磁铁产生的纵向磁场相碰撞时，将矢量重叠，形成螺旋状的磁场。 维德曼效应改变了磁致伸缩材料本身的物理尺寸。 因此，当合成磁场变化而形成螺旋状的磁场时，在磁致伸缩波导线中产生沿着螺旋状的磁场的伸缩变形，在波导线中产生扭曲变形，激发扭曲波(或返回脉冲)。 如果该扭曲波沿着波导管通过超声波返回传感头的感应线圈，则转换为横向应力。 由于传感器效应，磁致伸缩材料物理变形时，磁致伸缩材料内磁场强度发生变化，通过传感器线圈的磁通量发生变化，在传感器线圈的两端产生可检测的感应电动势。 超声波扭转波的传播速度一定( 2838m/s左右)。 因此，通过将从发射电流脉冲的瞬间到检测到感应电动势为止的时间差乘以该恒定速度，可以计算磁铁(浮子)的位置。 3 )磁致伸缩液位计的技术特征高精度磁致伸缩液位计通过测量发射脉冲和返回脉冲的时间差来决定被测位移量，因此测量精度极高。 其非线性小于0.05%FS，重现性小于0.001%FS，分辨率小于0.002%FS。 这样高的测量精度在现在的液面水平测量中是*，但是其他类型的传感器很难达到这个精度。 多参数测量磁致伸缩液位计的另一大特点是综合测量液面、界面、温度等参数。 磁致伸缩水平计的电子部件能够检测由同一发射脉冲产生的连续电磁波，因此可以在同一检测杆上安装两个或者多个磁浮元件。 只要保证浮子的重量与介质的比重相对应，就可以同时测量液面和界面，实现多参数测量。 在磁致伸缩液位计的传感器中嵌入多个温度传感器，可一边测量液位，一边获得介质的多点温度和液面的平均温度。 安全性高的磁致伸缩液位计的防爆液位一般分为耐压防爆型和本安型2种，适合在易燃、易爆、高温、高压等危险场所使用。 另外，用磁致伸缩液位计测量时，不需要手动打开油箱盖，避免了手动测量引起的安全性问题。 可靠性高、故障率低、寿命长是由于磁致伸缩液位计的整个变送器被密封在不锈钢管内，传感器元件与被测介质不接触，因此测量过程不断重复，但不会给传感器带来磨损。 因此，具有工作可靠性高、故障低、寿命长的优点，适用于各种恶劣环境。 安装维护简单的磁致伸缩液位计采用法兰连接方式，安装非常简单，而且不需要安全的维护和再标定，对使用者非常方便。 一般用于自动管理磁致伸缩等级计算机的输出信号接口采用4~20mA或RS-485数字信号接口，允许直接访问PLC、DCS或其他计算机管理系统，并且微机易于处理信号。 二、磁致伸缩液位计油库应用事项计量系统构成某油库的计量系统包括磁致伸缩液位计、西门子OS77站和PLC，其中PLC还用于控制油库的定量车。 油库有12个油箱，高度均为9~15m，因此选定了美国MTS公司的LDF系列产品(柔性延长数字系列)。 采用4总线结构，布线简单，其中双线为DC24V电源，双线为RS-485总线( DDA协议)。 考虑到系统电源的容量，每六个容器有一个系统的电源供电。 液位计算信号经由PLC的485模块从RS-485总线进入PLC系统，PLC的处理数据经由专用总线传送至西门子OS77站( CELSIUS400 )，在软件中进一步进行处理。 实现计量系统的功能1、油器计量的全部自动化，即按油箱标示，印刷油品的油高、水高、温度、体积、质量等，实现24小时的全天液位监测。 2、具有高、低等级报警和连锁功能，防止漏油、排气等事故。 3、实现油罐检测和报警、防漏油4、完成业务管理功能测量系统的其他形式除直接访问PLC系统外，磁致伸缩液位计还可访问DCS和其他计算机管理系统，但485数字信号中采用的通信协议是DDA协议， 需要注意的是MODBUS协议等，因此对应的PLC、DCS系统的通信参数必须正确设定，通信流畅。 液位计直接访问计算机时，RS485/232转换卡必须将485信号转换为232信号，并连接到计算机的232接口(如果计算机本身具有485接口则不需要)。 防爆是储罐计量中应首先考虑的问题。 选择本安型液位计、防爆终端、安全栏，可实现系统的防爆。 磁致伸缩液位计具有成本安全认证，是成本安全型仪表，能够完全满足容器的防爆要求。 液位计与系统总线连接时，请选择防爆连接箱，消除中间的危险性。 安全栅栏设置在控制室中，作为控制室仪表和现场仪表的相关设备，可以传递信号，也可以将流入危险场所的能量控制在爆炸性气体和混合物的点火能量以下，因此危险场所和非危险场所被隔离，发挥防爆作用。 系统总线进入机柜后，通过安全栅连接PLC和电源。 信号线和电源线分别选用不同型号的专用安全围栏。 应注意安全栅栏只有在使用时系统调试完毕后才能使用。 否则，容易因短路等意外原因而损坏。 特别是在附近进行电焊作业时，电焊机的接地和机箱的接地相通，容易反向破坏安全栏。 故障处理磁致伸缩液位计故障率低，基本上是免维护的。 发现个别无法正常工作或液位长期不变等情况时，电子头的集成电路分析或模块可能损坏，更换相应的部件即可。 冬天油上蜡，浮子上油不能正常运动，液面水平也有可能不变。 需要松开固定法兰和锁的NPT装置，轻松摇动或取出拉杆，轻松清扫。 液位计的安装只要沿着油箱的凸缘孔将液位计放入油箱，固定重物，检测杆自然变直，到达油箱底部后，将液位计的电子头、下面的硬杆和柔性检测杆保持一条直线，锁定NPT装置即可。 接线、接地电源和信号电缆的屏蔽仅在安全栅极端接地，接地电阻小于1&Omega的m。 请勿在液位计侧或网络整体的其他点接地，尽量缩短网络的干线，避免干扰源(例如电机等)的网络为主干线，包括主干线到液位计的引入连接(防爆端子箱到液位计的连接)的zui的大抽头连接 确定零点的液位计的设置调整后，确定零点。 一般来说，液位计直接显示的数值比人工测定值高100~200mm。 对于每个液位计，该数值是固定的，是淮液位计的零点。 从液位计的测量值减去零点，就是真正的油高。 进行正式标定确定零点时，zui只使用新标定的尺寸，由检测技术高的测量员操作。 不合理的检定结果，多人必须用同一尺度多次测定。 将内浮顶罐安装到内浮顶罐上安装磁致伸缩液位计时，在内浮顶上开孔，用橡胶板密封，上面有十字型开口，检测杆位于开口的中央位置。 在开口位置的上下，浮子的上部高度为100~150mm，具有防止密封板压下浮子的作用的浮子的下部高度与浮子的直径相同，具有防止浮子被浮子卡住的作用。 三、结束磁致伸缩水平计可以满足油库的实际计量要求，而不是人工计量油箱。 各油库应加大磁致伸缩液位计的应用力，提高油库系统计量的精度和自动化水平。

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