什么是磁致伸縮液位計和磁翻板液位計？

更新時間：2023-12-12

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第一部分

磁致伸縮指鐵磁質(zhì)中磁化方向的改變會引起介質(zhì)晶格間距的改變，從而使得鐵磁質(zhì)的長度和體積發(fā)生改變的現(xiàn)象。磁致伸縮式液位計是基于磁致伸縮原理設(shè)計制造的液位計，它由磁性浮子驅(qū)動的高精度、高分辨率變送器。

原理

磁致伸縮式液位計的基本原理如下圖所示。其結(jié)構(gòu)分為三部分：浮球、變送器和裝有磁致線的不銹鋼測量管。當(dāng)變送器接通電源后，脈沖發(fā)送器和接收器開始工作，發(fā)送器定時向下端發(fā)送低電流詢問脈沖信號，脈沖及其磁場順著磁致伸縮線向下運行，當(dāng)脈沖信號的磁場與浮球內(nèi)的磁場相遇時，產(chǎn)生扭應(yīng)力脈沖，這個扭應(yīng)力脈沖向磁致線兩端傳送。向下傳送的扭應(yīng)力脈沖被阻尼吸收，向上傳送的扭應(yīng)力脈沖被接收器接收并檢測出來。根據(jù)從發(fā)出詢問脈沖到接收返回扭應(yīng)力脈沖的時間差，就可計算出液位的高度并轉(zhuǎn)換成4～20mA的輸出信號。

優(yōu)點：

?磁致伸縮液位計可動部件為浮子，維護量極低，有利于降低維護成本；

?精度高，一些產(chǎn)品精度已經(jīng)可以達到0.1mm；

?分辨率高，可做到微米級；

?可同時測量總體液位和界面液位，可應(yīng)用于兩種不同液體之間的界位測量；

?安全性好，磁致伸縮式液位計的防爆性能高，本安防爆，使用安全，特別適合對液體化工原料和易燃液體的測量。

缺點：

?抗干擾能力略差（一般不建議用在電廠等強電磁輻射的場所）；

?測量原理導(dǎo)致必須是接觸式測量；

?介質(zhì)直接接觸，浮球密封要求要嚴格，不適用于有壓、自聚、有腐蝕、有毒、高黏度液體的測量。

應(yīng)用注意事項

1、由于測量原理等因素，當(dāng)磁致伸縮式液位計處于強磁場干擾環(huán)境下，會使浮子受的磁場力疊加導(dǎo)致消磁。因此，安裝時應(yīng)遠離強電磁環(huán)境，如高壓電機、風(fēng)機、離心機、攪拌器、變頻器、干燥床等，需要急停、啟動的地方，這些設(shè)備應(yīng)做好接地屏蔽工作。同時，磁致伸縮式液位計的信號線應(yīng)遠離高壓電源線，并使信號線屏蔽層處于良好接地狀態(tài)。

2、靜電放電會干擾磁致伸縮式液位計的測量，使用時應(yīng)使安裝有液位計的設(shè)備良好接地。

3、為了避免射頻電磁場輻射，需要在設(shè)計時考慮無線儀表發(fā)射源的位置，至少保證2m以上的距離。

4、對于浪涌沖擊非可控的干擾，一般會在現(xiàn)場側(cè)加浪涌保護器、防雷擊、保護電路板。浪涌保護器中的抑制元件(壓敏電阻MOV)是采用損耗自身的方式對沖擊電流進行消解(發(fā)熱、融化)，對抗大電流的沖擊。這樣就可以很好地保護磁致伸縮式液位計的本體安全。

5、工頻磁場多數(shù)由工頻機泵產(chǎn)生，安裝磁致伸縮式液位計時應(yīng)盡量遠離工頻機泵。

6、如果介質(zhì)溫度變化過大，磁致伸縮式液位計不宜作為計量級的儀表使用。但是，只要滿足平均每變化10℃，輸出值變化小于2mm的條件，介質(zhì)溫度累計變化所產(chǎn)生的誤差一般在測量要求誤差范圍之內(nèi)。

7、在振動環(huán)境使用時，也會影響精度，液位計最好安裝在非振動的工況條件下。

第二部分

一、工作原理

磁翻板液位計是根據(jù)磁極耦合原理、阿基米德（浮力定律）等原理巧妙地結(jié)合機械傳動的特性而開發(fā)研制的一種專門用于液位測量的裝置。

二、常用磁翻板液位計安裝形式

A 型頂裝式磁翻板液位計分為上下兩部分，上部在容器頂部，下部安裝在容器內(nèi)，由法蘭與容器法蘭連接。液下部分導(dǎo)管內(nèi)浮子由連桿與上部導(dǎo)管內(nèi)磁性頭連成一體。當(dāng)液體變化時，浮子帶動磁鋼在導(dǎo)管內(nèi)上下運動，帶動顯示部分紅白指示球翻轉(zhuǎn)，在面板上讀得液位高度。

三、液位變送裝置

為了擴大液位計的使用范圍，還可以根據(jù)相關(guān)標準及要求增加液位變送裝置，以輸出多種電信號。其中，4～20mA 電流信號是比較常用的一種。比如：在監(jiān)測液位的同時磁控開關(guān)信號可用于對液位進行控制或報警；在翻柱液位計的基礎(chǔ)上增加了 4~20mA 變送傳感器，在現(xiàn)場監(jiān)測液位的同時，將液位的變化通過變送傳感器、線纜及儀表傳到控制室，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和控制。

磁變送器（干簧管變送器）：與磁開關(guān)的原理相似，它是捆綁在浮筒外面。當(dāng)浮筒里面的浮子隨著液位變化時，上下移動，浮子中的磁鋼所在的位置將改變干簧管中磁開關(guān)的狀態(tài)（閉合），只有在磁鋼作用范圍內(nèi)的干簧管閉合，其它都處于開路狀態(tài)，從而改變回路的電阻值，或者說是改變了輸出回路的阻值。浮子的位置相當(dāng)與電位器的滑動點，隨著浮子的位置變化，引起上下電阻的抽頭（上下電阻值）變化，液位越低，電阻值越大，越高電阻越?。ǔ鼍€在頂部）。由于回路是恒（定電）流，再通過電流/電壓轉(zhuǎn)換，進而可以轉(zhuǎn)化為4~20mA/HART 等信號。液位變化，液位旁邊的磁開關(guān)閉合，電阻值變化，輸出電壓隨之變化。

四、針對頂裝型磁翻板液位計的故障維修和維護

對于頂裝式磁翻板液位計出現(xiàn)的液位顯示不準確的情況一般有以下幾種原因：磁浮子損壞導(dǎo)致的磁力不足；磁浮子在液位計管中卡阻；浮筒泄露，磁翻板卡阻或損壞。

針對以上幾種原因的判斷一般均可以通過以下步驟進行判斷，該方法同樣適用于常規(guī)檢修。

1. 用實驗磁體在磁翻板液位計的有機玻璃蓋板上上下刷動，如不能正常變化應(yīng)針對磁翻板進行檢修，如果磁翻板正常變化，則磁翻，進行下一步檢修。

2. 確認儲罐內(nèi)具備拆口條件的情況下，將液位計法蘭與儲罐法蘭的螺栓拆卸掉。

3. 垂直提起液位計本體50cm，正常情況下磁翻板顯示應(yīng)下降50cm。

4. 用手抓住連桿，向下按20cm 左右，正常情況下磁翻板顯示應(yīng)下降20cm，然后回升20cm，浮筒回彈明顯。

故障現(xiàn)象： 1. 如果第二步操作完畢，磁翻板不能顯示下降50cm，則有可能是磁性不足或者磁浮子卡阻。2. 第三步操作中，如果下按困難，則磁浮子卡阻，更換磁浮子，如果下按阻力不很大，并且顯示不能正常回復(fù)，則磁浮子磁力不足更換磁浮子。3. 以上故障確認完畢，對浮筒回彈進行重新評估，進而確定浮筒是否泄露，如泄露考慮焊接或更換。

五、針對側(cè)裝型磁翻板液位計的故障維修及維護

磁翻板液位計原理上能夠?qū)崿F(xiàn)準確的液位、界位檢測，但在使用過程中很多磁翻板液位計仍出現(xiàn)顯示不準，出現(xiàn)液位跳變性變化或者畫直線等現(xiàn)象，主要的原因之一就是浮子臟污，其二就是介質(zhì)較粘稠和結(jié)晶造成的。這是磁翻板液位計使用中最常見也是最易引起故障的原因。

浮子出現(xiàn)卡阻的故障，我們通常的做法就是拆卸浮子液位計下方的法蘭，拿出浮子進行人工清洗去污。

第三部分

磁翻版液位計和磁致伸縮式液位計的區(qū)別

相同點：

都是利用浮力原理和磁感應(yīng)原理。具體見常用液位計工作原理（一）。

區(qū)別：

磁翻板液位計：

具有就地指示的功能，如果需要傳送給DCS，需要增加變送器，變送器可以選擇需要或者僅有就地指示的功能。

磁致伸縮式液位計：

它的數(shù)據(jù)只顯示在變送器上面，變送器（由發(fā)送器和感應(yīng)器組成）是磁致伸縮式液位計發(fā)揮作用必須構(gòu)成的一個部件。
利用兩個不同磁場相交產(chǎn)生一個應(yīng)變脈沖信號，然后計算這個信號被探測所需的時間周期，從而換算出準確的位置。這兩個磁場一個來自在傳感器外面的活動磁鐵，另一個則源自傳感器內(nèi)波導(dǎo)管（Waveguide）的電流脈沖，而這個電流脈沖其實是由傳感器頭的固有電子部件所產(chǎn)生的。當(dāng)兩個磁場相交時，所產(chǎn)生的一個應(yīng)變脈沖（Strain Pulse）會以聲音的固定速度運行回電子部件的感測線圈。從產(chǎn)生電流脈沖的一刻到測回應(yīng)變脈沖所需要的時間周期乘以這個固定速度，我們便能準確的計算出位置磁鐵的變動。精度稍高一點。

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什么是磁致伸縮液位計和磁翻板液位計？