工业硝酸铵溶液贮罐液位测量中对于液位计的选型分析(下）

　　 （续上篇）　
1.5磁致伸缩液位仪
　　磁致伸缩液位仪（见图4)，是近十年来随着单片机及复杂可编程逻辑器件技术发展而被**使用的一
种高精度液位测量仪表。其通过内部非接触式的测控技术精确地检测活动磁环的**位置来测量被检测产品的实际位移值的，且作为确定位置的活动磁环和敏感元件并无直接接触，因此可应用在极恶劣的工业环境中，不易受油溃、溶液、尘埃或其他污染的影响。
　
　磁致伸缩式液位仪是利用磁致伸缩原理，通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量元件是一根波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成。
　　测量过程是由测量头中的脉冲发射电路不断向波导管发射询问电流脉冲，该电流产生周向磁场并沿波导管传播，与磁浮子形成的轴向磁场相交时矢量叠加，形成螺旋磁场。在该磁场作用下，波导管发生磁致伸缩效应而产生波导扭曲，该应变波以超声波速沿波导管向两端传播，当传回测量头一端时，基于逆磁致伸缩效应，通过回波接收线圈转换为电脉冲。
　　由于电流以光速传递，从发射端到磁浮子之间电流传递时间可忽略不计，因此测出发射电脉冲与返回应变脉冲之间的时间间隔，即可得到浮子距检测零点的距离fc，实现液位检测。这个过程是连续不断的，所以，每当磁浮子随液位移动时，新的液位就被检测出来，其液位计算方法如下：
　　h = Tv (2)
　　H 二 L-Tv (3)
　　式中，好为液位；L为罐高；r为时差；〃为应变波传播速度。
　　缺点：磁浮子的活动阻力不应过大，因此不能测量高黏度液体和泥浆；天线浸在被测液体或其饱和汽体中工作，不适用于有压、自聚、有毒、高黏度液体的测量。浮子沿着波导管外的护导管上下移动，有时会被卡住。
　　优点：磁致伸缩式液位仪是通过移动磁性浮球的位置来测量的，而磁性浮球始终处于液面的**。因
此，在硝酸鞍溶液贮罐的液位测量中，即使硝酸铵溶液因未加热保温出现结晶，其液面位置仍正确可靠。因此，将磁致伸缩式液位仪应用于上杭分公司新建的硝酸铵溶液贮罐控制系统中。
　　
　　2液位测量仪的选用
　　通过对现有液位测量方法应用于硝酸铵溶液的测量中存在的优势及弊端来分析，发现磁致伸缩式液位仪具有较突出的优势，隔离了活动元件与测量元件，能适应恶劣的工作环境，在硝酸铵溶液It罐控制系统中可以正常使用，能够满足预期的测量效果。
　　2.1磁致伸缩式液位仪的选用
　　上杭新建硝酸铵溶液贮罐控制系统的基本情况为：贮存易结晶，易腐蚀的浓溶液，溶液温度在110 ~130T，质量分数为91% ~93%。因此，在选用磁致伸缩式液位计时，除了需要考虑工作压力、工作温度、防爆、防腐等要求和所测量的液面变化范围外，还要根据密度选择合适的浮子规格、尺寸、材质。笔者选用了美国的MTS液位传感器。
　　2.2磁致伸缩传感器的安装
　　使用的硝酸铵溶液C罐为直径4m、高4m的不钢锈贮罐，在顶部开口，以法兰安装MTS液位传感器。其安装示意图如图5所示。

　　硝酸铵溶液贮罐的液位信号加入了硝酸铵溶液应用控制系统中，给控制系统的分层保温、液位显示、余料监测、生产投料提供了贮罐液位的数据。MTS液位传感器自带变送输出，其与控制系统连接如图6所示。
　　2.3磁致伸缩传感器的调试、使用
　　MTS的磁致伸缩式液位仪为法兰安装，贮罐罐顶已留有预留孔。安装时，调试过程简单，只需通过调试测量头上的智能型仪表，标定上、下限液位数据后即可。输出的标准信号4 ~ 20mA通过隔离光栅直接与PLC的模数转换模块相连。
　　贮罐刚投入使用时，出现液位指示有时不变，经分析主要原因是浮子和测杆之间的间隙太小，硝酸铵溶液的密度较大，表面张力也较大，导致液面下降时浮子挂在杆子上。后与厂商联系，通过更换较大内径的磁性浮球后，此现象消除，测量要求得到了满足。
　　经过近三个月的使用情况追踪，确定贮罐液位精密计量的精确度可达1mm，并且输出信号稳定，无误检测情况，为JC罐控制系统的稳定运行带来了可靠的液位检测。同时安装简单、可靠性离、无需日常维护。需特别注意的是，因工业炸药用硝酸铵溶液的密度较大（1.42g/cm³),具有腐蚀性，因此选择了特殊结构的界面浮子，以适用于硝酸铵溶液。
　　
　

　3结论
　　上杭乳化新线硝酸铵溶液C罐液位计的设计及实际运行结果表明：磁致伸缩式液位仪用于测量易结晶的硝酸铵溶液是成功的。磁致伸缩式液位仪有效地将敏感元件与恶劣的工作状况相分隔，保证了液位测量的高精度、高可靠性，且具有稳定性好、温度漂移小等优点。其在液位检测技术中的优势，将促使它在化工应用行业中有着广阔的应用前景。
　　
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