导致磁翻板液位计液位测量时功能失效的原因探析

       磁翻板液位计作为工业生产中常用来测量液位的仪表之一,其优点在于适用规模广、装置形式多样,适合任何介质的液位、界面的丈测量,被测液体与指示布局彻底阻隔,密封性能好,防走漏、习惯高压、高温、腐蚀条件下的液位测量,可靠性高、成本低、显示直观、安装方便等。但由于使用环境和方式的差异,使得磁翻板液位计在使用过程中出现不同现象的失效,导致生产无法正常进行或对安全生产造成威胁。本文主要通过对磁翻板液位计自身的特性进行介绍,并对现场应用过程中遇到的失效现象进行分析。


 
       磁翻板液位计是利用了连通器原理、浮力原理和磁性偶合原理巧妙结合起来用于显示或检测液位高度变化的装置。*先通过连通器原理使得罐体内部液位高度和磁翻板主体内部高度一致,然后通过浮力原理确保浮球中磁钢位置与液面平齐,后通过磁性偶合原理带动面板上翻柱转动使其颜色变化,以此来指示罐体内部液位的高度。为了扩大磁翻板液位计的使用范围和方便生产检测,还可以根据相关标准添加附加装置,用以输出多种不同的信号。其中又以4~20mA电流输出为常用信号。在现场检测液位的同时还可以将电流信号输送至控制室或者警报装置,实现对液位的远程和自动监控。随着市场需求的不断变化,磁翻板液位计也在不断更新。目前大部分厂家生产的磁翻板液位计都能**用于石油加工、市政、食品加工、水处理、化工、制药、电力、造纸、冶金等领域中的液位监测。对于部分高温、腐蚀工况也可使用。但是某一些磁翻板液位计由于设计不合理或者安装使用中操作不当造成的磁翻板液位计无法正常使用,甚至对安全生产带来危险。因此如何避免这类事件再次发生就成为了安全生产中的*要大事。
 
       磁翻板液位计主要利用了浮力和磁性偶合来完成指示过程。当液位上升时,浮球在浮力作用下由下往上运动,翻柱受到浮球中磁感应力的作用翻转180°,颜色由白色变为红色,面板上红白翻柱的分界位置即为罐体中实际液位高度(如图1),当液位下降时浮球由上往下运动,带动翻柱翻转,颜色由红色变为白色。
 
       其中:G为浮球重力,m为浮球质量,F为浮球所受浮力,ρ为液体密度,v为浮球排开液体体积,g为重力加速度。


 
       在正常使用时,浮球受到的重力必须等于在水中受到的浮力,当受压变形以后体积v减小导致受到的浮力减小,浮球就会下沉。当浮球全部沉入水中时,它受到的浮力也大,此时如果G=F,则实际液位会高于显示液位;若G>F,则浮球会在重力作用下继续下沉,直至浮筒底部。
 
       磁翻板液位计的使用环境多为室外,部分地区环境温度过低也是导致磁翻板失效的原因之一。例如某些工况中要求罐体内的被测液体温度必须保持恒定,此时就需要在磁翻板液位计上添加外部恒温装置(如电加热型,水或蒸汽循环型),若因加热装置问题或者夹套使用压力过大导致循环水或蒸汽泄露,也会造成其失效。北方地区的冬季使用时若因为材质受到低温环境影响,导致整个面板防水性能变差,一旦水蒸汽或雨水等渗入面板就会导致翻柱冻结或者面板玻璃表面结霜,操作人员无法正确判断此时罐内液体正确的位置。因此玻璃管面板成为解决此问题的一种有效方法,通过在玻璃管内部固定好翻柱后再抽真空或充入惰性气体,后将玻璃管封口。该方式能够完全解决面板防水防霜问题,但是其缺点在于成本较高,且操作工艺复杂、易破损。
 
       在化工环境中使用时经常会遇到各种带有腐蚀性的液体,因此防腐蚀问题也是磁翻板液位计所必须考虑的。现如今使用的防腐性磁翻板液位计多为金属管内部和浮球表面衬聚四氟乙烯(PTFE)利用聚四氟乙烯把被测液体和金属管隔开来达到防腐目的。聚四氟乙烯具有良好的机械韧性,在加工时不易机械受损。具有良好的耐腐蚀性,对于大多数化学药品和溶剂,表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。并且具有耐气候、高润滑、不粘附、无毒害等优点。金属管内衬聚四氟乙烯不但可以保证磁翻板液位计整体的强度不受影响,也能起到很好的防腐效果,因此该类磁翻板液位计在防腐领域受到**应用。虽然聚四氟乙烯的熔点较高,能在250Ⅲ工况中使用,但是因为其本身的膨胀系数比较大,且随着温度变化而发生不规律变化,若长期在高温环境下使用会导致其在管道内壁发生形变,甚至会将浮球卡死在管道内壁,因此必须严格按照磁翻板液位计设计参数的范围使用。还有某些特殊情况或许是考虑到现场环境对金属管有限制或者产品成本的考虑,整体采用非金属材质制作。这类磁翻板使用时更应该采取一定的保护措施,防止其受力不均或其他原因造成失效和安全事故。
 
       在某些现场使用时,用户要求将磁翻板的测量结果转化为电流信号接入中控室,方便监测和控制,因此就需要配带液位变送器。其利用了浮球磁性将变送器内部的元器件(如干簧管)吸合,改变整个变送器电路的电流,从而达到将机械信号转换为电流信号的目的。在整个使用过程中,当变送器安装好以后需要对其位置进行微调,并且在使用过程中保证其位置不得发生变动,因为一旦位置发生变动,就会导致其输出错误的电流信号,尤其是对于罐体带有震动的工况,更应该有固定保护措施。在使用或运输过程中若有强烈碰撞导致内部元器件损坏,也是导致液位变送器失效的主要原因之一。
 
       液位测量做为工业生产中的一个重要的环节,磁翻板液位计作为常用的手段之一,越来越受到广大用户的信赖,因此在使用过程中必须保证其安全可靠。作为厂家,在结构设计合理、产品原料合格、制作工艺,保证产品质量的前提下才能考虑降低成本;作为用户,在使用过程中也要严格按厂家提供的说明书操作,把确保安全生产做为*先要务。

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