浮子液位計(jì)測(cè)量原理

　　磁浮子液位計(jì)是基于恒浮力原理制成的液位檢測(cè)儀表，其核心部件是一個(gè)內(nèi)部中空的不銹鋼金屬浮子?；诓煌囊后w密度廠家制造出高度不同的浮子，保證浮子在液體中能夠剛剛飄浮露出上部的圓弧形頂部空間，始終保證浮子漂浮在液面之上，這樣介質(zhì)的液位變化就會(huì)引起浮子的高度變化，只要檢測(cè)出浮子的高度就可知介質(zhì)的液位。

　　實(shí)際使用中的液體介質(zhì)密度會(huì)隨著物料組分和溫度變化出現(xiàn)一些偏差，偏離正常的理論密度。由于浮子在液面上有一個(gè)弧形的頂部空間作為緩沖，液體密度較小偏離正常值，浮子所受浮力有輕微的變化，重新進(jìn)行力的平衡，浮子露出液面的高度會(huì)有小幅度的變化，只要滿足浮子不全部淹沒于液面以下，浮子就能真實(shí)的反映出液體的液面高度。

　　由于浮子具有一定的介質(zhì)密度變化自適應(yīng)的特點(diǎn)，因此其浮子的高度真實(shí)的表征了液體的高度，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用非常普遍。

　　磁浮子液位計(jì)的構(gòu)造

　　浮子高度的檢測(cè)是通過磁性傳導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)液位計(jì)磁性材質(zhì)所在位置的不同，磁浮子液位計(jì)分為內(nèi)裝式液位計(jì)和外裝式液位計(jì)兩種類型。

　　現(xiàn)場(chǎng)使用的磁浮子液位計(jì)如圖：

　　內(nèi)裝式磁浮子液位計(jì)

　　內(nèi)裝式磁浮子液位計(jì)，本身不設(shè)置測(cè)量筒，浮子直接安裝于液體的容器中，適用于被測(cè)液體無壓力的開口容器或微壓的密封儲(chǔ)罐的液位測(cè)量，如：零位罐、地下池的液位檢測(cè)。磁浮子液位計(jì)從這些容器池的上部安裝，因此內(nèi)裝式浮子液位計(jì)也叫頂裝式磁浮子液位計(jì)。

　　浮子直接安裝于液體的容器中，浮子的高度始終在地面以下，人員無法觀察浮子的高度。浮子本身不帶有磁性，其頂端固定一細(xì)長的金屬傳導(dǎo)桿，傳導(dǎo)桿伸入地面以上的保護(hù)筒中，傳導(dǎo)桿的頂端安裝一磁性的金屬小球，當(dāng)?shù)投说臏y(cè)量浮子在液面低時(shí)，傳導(dǎo)桿頂部的磁性浮球正處于外部護(hù)套筒的低端。在護(hù)套筒外表面安裝就地指示的紅白磁性轉(zhuǎn)珠面板，磁珠受導(dǎo)桿頂部的磁球磁性影響反轉(zhuǎn)而出現(xiàn)顏色變化，由此能夠指示出浮子的高度即液體的液位高度。

　　為防止液體的晃動(dòng)對(duì)浮子產(chǎn)生橫向的沖擊波動(dòng)，內(nèi)裝式磁浮子液位計(jì)在安裝法蘭處設(shè)有一個(gè)縮徑的限位孔，廠家提供帶有消波的鏤空金屬筒已減輕浮子在容器中的橫向波動(dòng)性，用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定。

　　外裝式磁浮子液位計(jì)

　　外裝式磁浮子液位計(jì)，浮子不直接安裝于液體的容器中，通過一個(gè)連通器的測(cè)量筒與容器的側(cè)壁相連。因此也叫做側(cè)裝式磁浮子液位計(jì)，主要用于地面以上的儲(chǔ)罐、臥罐、塔器的液位測(cè)量。

　　外裝式磁浮子液位計(jì)的浮子安裝在測(cè)量筒中，測(cè)量筒的外部安裝有現(xiàn)場(chǎng)指示的紅白磁珠面板，人員觀察方便，因此測(cè)量筒中的浮子不用另設(shè)傳導(dǎo)桿，浮子上部圓弧金屬筒中內(nèi)置磁鐵，浮子的高度通過磁性傳導(dǎo)到外面的面板磁珠上，從而能夠指示出液體的高度。

　　磁浮子液位計(jì)內(nèi)浮子的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

　　遠(yuǎn)傳測(cè)量變送器

　　如果磁浮子液位計(jì)的液位信號(hào)需要遠(yuǎn)傳到控制室顯示，那么只需在磁浮子液位計(jì)面板的側(cè)面安裝遠(yuǎn)傳測(cè)量桿即可實(shí)現(xiàn)，內(nèi)裝式和外裝式磁浮子液位計(jì)的遠(yuǎn)傳測(cè)量桿的型號(hào)和安裝位置相同。

　　遠(yuǎn)傳測(cè)量桿也叫磁浮子變送器，其通過一個(gè)與測(cè)量筒同樣長的電路板，線性的把浮子的變化轉(zhuǎn)換為電阻值，然后經(jīng)過變送器電路板進(jìn)行處理輸出4—20mA信號(hào)。

　　電阻測(cè)量電路板安裝在一個(gè)不銹鋼的護(hù)套管內(nèi)，電路板由相同阻值的電阻串聯(lián)而成，每個(gè)電阻的末端與電路板電源進(jìn)線間并聯(lián)一個(gè)干簧管，干簧管內(nèi)部有一個(gè)對(duì)磁性敏感的小觸點(diǎn)，遇到磁浮子的磁性時(shí)觸點(diǎn)吸合，此干簧管以下的所有電阻被短路，電路板的電阻值變小使變送器輸出電流變大。磁浮子上升或下降后干簧管的觸點(diǎn)在釋放，此點(diǎn)的電阻恢復(fù)功能。

　　下圖為磁浮子液位計(jì)的遠(yuǎn)傳測(cè)量桿

　　安裝注意事項(xiàng)

　　內(nèi)裝式磁浮子液位計(jì)

　　為防止被測(cè)液體的晃動(dòng)對(duì)浮子產(chǎn)生橫向的沖擊波動(dòng)，內(nèi)裝式磁浮子液位計(jì)在安裝法蘭處設(shè)有一個(gè)縮徑的限位孔，但這樣的措施只能適應(yīng)液體輕微晃動(dòng)的情況。

　　現(xiàn)場(chǎng)安裝內(nèi)裝式磁浮子液位計(jì)要遠(yuǎn)離容器的液體進(jìn)出口，選擇液體波動(dòng)小的角落安裝。廠家提供帶有消波的鏤空金屬筒已減輕浮子在容器中的橫向波動(dòng)性，用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選用。

　　內(nèi)裝浮子結(jié)構(gòu)如圖所示：

　　外裝式磁浮子液位計(jì)

　　外裝式磁浮子液位計(jì)的測(cè)量筒是一個(gè)與容器側(cè)壁連接的連通器，為保證使用安全和維修方便，外裝式磁浮子液位計(jì)與容器之間的上下連接管應(yīng)安裝手閥，磁浮子液位計(jì)測(cè)量筒下部應(yīng)該安裝安全可靠的排污泄壓閥。

　　外裝式磁浮子液位計(jì)測(cè)量筒中的被測(cè)液體裸露在容器外部，若是易冷凝結(jié)晶的物質(zhì)，則需在測(cè)量筒外部進(jìn)行伴熱保溫措施。

　　遠(yuǎn)傳變送器的安裝

　　磁浮子液位計(jì)遠(yuǎn)傳測(cè)量桿的安裝要把測(cè)量桿內(nèi)干簧管的位置緊貼測(cè)量筒的內(nèi)側(cè)，遠(yuǎn)傳桿的固定要使用不導(dǎo)磁的金屬卡，嚴(yán)禁使用鐵絲等易導(dǎo)磁的金屬物固定，特別是有保溫措施的外裝式磁浮子液位計(jì)防止保溫材料用鐵絲固定。

　　常見故障及處理

　　磁浮子液位計(jì)在使用中會(huì)出現(xiàn)一些故障，主要表現(xiàn)為液位不變化、液位突變、面板指示不準(zhǔn)，遠(yuǎn)傳與現(xiàn)場(chǎng)指示不一致等故障。從磁浮子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可把上述故障細(xì)分為以下四部分。

　　一、臟污

　　浮子外表附著污物是磁浮子液位計(jì)故障的主要原因。

　　外裝式磁浮子液位計(jì)

　　浮子本身帶有磁性，長期使用中液體中的雜質(zhì)會(huì)逐漸吸附到浮子外表特別是帶有磁性的外表面，導(dǎo)致浮子外表畸形變大，在測(cè)量筒中空間減小，與測(cè)量筒內(nèi)壁摩擦力變大，出現(xiàn)浮子卡澀現(xiàn)象，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)卡在測(cè)量筒中，致使磁浮子液位計(jì)的液位不變化或間歇性的液位突變。

　　磁浮子磁性外表面處吸附的污物減弱了磁性，浮子外部面板磁珠和遠(yuǎn)傳測(cè)量桿所受到磁性減弱致使顯示不準(zhǔn)，嚴(yán)重時(shí)無法感受磁性而失靈。

　　測(cè)量筒中的液體長期處于不流動(dòng)的狀態(tài)，液體變質(zhì)污物沉淀增多，加重了磁性浮子外表面和測(cè)量筒內(nèi)壁的臟污程度，使磁性浮子上下浮動(dòng)的摩擦力變大，而出現(xiàn)間歇性畫直線的故障現(xiàn)象。

　　內(nèi)裝式磁浮子液位計(jì)

　　雖然測(cè)量浮子本身不帶磁性，但長期處于液體中，浮子表面也會(huì)吸附一些雜質(zhì)，特別是被測(cè)介質(zhì)為污水、污油等臟污液體時(shí)，浮子吸附污物的現(xiàn)象很嚴(yán)重。

　　污物的清理

　　對(duì)待臟污引起的磁浮子液位計(jì)故障的處理沒有根除的法子，只能人工拆卸清洗。外裝式磁浮子液位計(jì)要把儀表前方的手閥關(guān)閉排污泄壓后從測(cè)量筒下方的密封法蘭處拆卸，取出浮子用抹布和清水清洗，內(nèi)浮子液位計(jì)需要把儀表拆卸放倒對(duì)浮子污物進(jìn)行清除。

　　二、面板故障

　　現(xiàn)場(chǎng)使用的磁浮子液位計(jì)常常會(huì)出現(xiàn)面板的磁珠指示不準(zhǔn)確，液位指示不連續(xù)，代表液位的紅色磁珠中有白色顯示，空液位的白色磁珠中有一部分是紅色液位指示，情況糟糕的時(shí)候紅白磁珠雜亂不堪。

　　故障分析：面板使用過久，有的磁珠出現(xiàn)消磁現(xiàn)象，磁珠之間有贓物卡澀，測(cè)量筒中的磁球磁性消弱，浮子上升下降太快（卡澀時(shí)）面板來不及反應(yīng)。

　　處理：用一塊小磁鐵或帶有磁性的螺絲刀先確定測(cè)量筒內(nèi)磁浮子的高度位置，然后在浮子處向下緩慢畫過面板的磁珠讓其磁珠全部變?yōu)榧t色，對(duì)于磁浮子上方的磁珠處理方法也是如此，讓其全部變?yōu)榘咨?。如果無法消除檢查面板之間磁珠有無卡澀、變形現(xiàn)象并進(jìn)行處理，若仍無法解決則需更換面板。

　　現(xiàn)場(chǎng)安裝的外裝式磁浮子液位計(jì)面板顯示不準(zhǔn)

　　三、安裝問題

　　內(nèi)裝式磁浮子液位計(jì)的安裝一定要做到垂直，否則金屬傳導(dǎo)桿與限位孔的摩擦力變大會(huì)出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象引起液位顯示不準(zhǔn)。內(nèi)裝式磁浮子液位計(jì)在液體容器內(nèi)晃動(dòng)嚴(yán)重則需更換安裝地點(diǎn)或加防波管。

　　外裝式磁浮子液位計(jì)的蒸汽伴熱不能緊靠測(cè)量筒及面板和遠(yuǎn)傳測(cè)量桿，伴熱線、保溫材料、面板及測(cè)量桿不能使用導(dǎo)磁的鐵絲固定。

　　四、遠(yuǎn)傳測(cè)量桿

　　遠(yuǎn)傳測(cè)量桿安裝不當(dāng)或出現(xiàn)故障會(huì)造成遠(yuǎn)傳信號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)面板指示不一致甚至失靈故障。測(cè)量桿內(nèi)的干簧管在長期的使用中，頻繁的吸合和釋放其出現(xiàn)觸點(diǎn)接觸不良或損壞的情況而失去通斷電阻的能力。若測(cè)量桿內(nèi)干簧管的觸點(diǎn)沒有緊貼測(cè)量筒，磁浮子的磁性對(duì)于干簧管的吸力變?nèi)跎踔潦プ饔脮?huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)傳失靈。

　　磁浮子液位計(jì)遠(yuǎn)傳校準(zhǔn)

　　磁浮子液位計(jì)遠(yuǎn)傳變送器電路板內(nèi)設(shè)有零點(diǎn)、滿度調(diào)整旋鈕，長期的使用中會(huì)出現(xiàn)零飄的現(xiàn)象而使零點(diǎn)飄逸，此時(shí)要進(jìn)行調(diào)整。遠(yuǎn)傳變送器的零點(diǎn)、滿度校準(zhǔn)簡(jiǎn)單，可在不拆卸儀表的情況下在線校準(zhǔn)。

　　校準(zhǔn)之前先讓磁浮子處于液位低處，外裝式磁浮子液位計(jì)只要切出前方手閥、排污泄壓后即可實(shí)現(xiàn)，內(nèi)裝式磁浮子液位計(jì)可以使用人工調(diào)整傳導(dǎo)桿到低處的方法來實(shí)現(xiàn)，也可在工藝液位為零是進(jìn)行。

　　磁浮子遠(yuǎn)傳變送器電路板校準(zhǔn)旋鈕如圖所示：

　　零點(diǎn)校準(zhǔn)

　　確認(rèn)浮子處于低時(shí)，調(diào)整變送器的零點(diǎn)旋鈕，使其輸出電流為4mA。

　　量程校準(zhǔn)

　　用一個(gè)磁鐵放置于液位計(jì)的高液位處，調(diào)整變送器的旋鈕，使其輸出電流為20nA。

　　零點(diǎn)、滿度確認(rèn)

　　確認(rèn)調(diào)整：拿掉磁鐵看變送器的輸出是否為4mA，若不是在調(diào)整，然后在放置磁鐵在高處觀察變送器的輸出為20mA，直到準(zhǔn)確為止。

　　線性度及中間壞點(diǎn)檢測(cè)

　　用磁鐵貼著測(cè)量桿緩慢的沿著磁浮子的測(cè)量筒從下向上滑動(dòng)，觀察變送器輸出的電流變化是否均勻，有無跳變現(xiàn)象。如有電流突變，在此處做好標(biāo)記，上下測(cè)試幾次確認(rèn)，然后拆卸測(cè)量桿的電路板查看此處的干簧管是否損壞，并處理。

　　維護(hù)改進(jìn)

　　外裝式磁浮子液位計(jì)在實(shí)際清污中，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境惡劣險(xiǎn)峻不易拆卸的情況下，進(jìn)行維護(hù)改進(jìn)。利用測(cè)量筒上部的排氣絲堵，引進(jìn)蒸汽和清水管線，可以在不拆卸磁浮子的情況下進(jìn)行一定程度的除污清洗。

　　操作方法：關(guān)閉磁浮子液位計(jì)前方的上下手閥，開啟排污閥，開啟清水\蒸汽注入閥，讓較高壓力的清水或蒸汽沖洗測(cè)量筒內(nèi)部的磁浮子，多沖洗幾遍即可清洗干凈。然后在把磁浮子液位計(jì)復(fù)原。

　　缺點(diǎn)：高溫高壓蒸汽對(duì)于磁浮子的磁性有消磁影響，會(huì)加速磁浮子的磁性消減，清洗時(shí)應(yīng)盡量減小蒸汽吹掃時(shí)間。

　　總結(jié)

　　磁浮子液位計(jì)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可信度高的液位檢測(cè)儀表，在生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。磁浮子液位計(jì)故障的主要原因就是浮子外表附著介質(zhì)中的雜質(zhì)，而致使浮子卡澀，上下浮動(dòng)性變差。因此使用中儀表人員要定期對(duì)浮子進(jìn)行除污清洗維護(hù)工作，盡量減少液位計(jì)的故障率，使其處于佳運(yùn)行狀態(tài)。