對(duì)磁致伸縮液位計(jì)的創(chuàng)新改造及應(yīng)用

肖鵬

摘? ?要：聚丙烯催化劑計(jì)量罐液位測(cè)量要求精度高、可靠耐用，原測(cè)量方式抗干擾能力弱，測(cè)量精度低、主要表現(xiàn)在：（1）原理上滑動(dòng)位移傳感器長(zhǎng)期磨損電阻值線性比變化，溫度、濕度都會(huì)影響電阻值變化。（2）結(jié)構(gòu)上壓力變送器引壓軟管受風(fēng)、雨因素影響較大。綜上所述原測(cè)量方式已經(jīng)不能滿足工藝要求，2017年大檢修期間提出了整改方案，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和工藝要求最終選用了使用磁致伸縮液位計(jì)來測(cè)量活塞位移，為了避免外界條件對(duì)儀表的干擾，將其改造為活動(dòng)件全密閉，遠(yuǎn)傳變送器外綁式安裝，任何部件不接觸被測(cè)介質(zhì)，在保證精度同時(shí)，不改動(dòng)設(shè)備，維護(hù)安裝更加方便。

關(guān)鍵詞：磁致伸縮? 波導(dǎo)絲? 魏德曼效應(yīng)? 脈沖磁場(chǎng)

中圖分類號(hào)：TH81? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）09（c）-0112-03

1? 測(cè)量原理

結(jié)構(gòu)及組成：磁致伸縮液位計(jì)主要由不導(dǎo)磁的探測(cè)桿、導(dǎo)波線、浮球及變送器等組成。

工作原理：磁致伸縮液位/界位變送器是利用磁致伸縮原理這種物理現(xiàn)象設(shè)計(jì)而成的。具體工作原理如下：在一根非磁性管內(nèi)安裝一根磁致伸縮波導(dǎo)絲，一端連接變送器，變送器中的激勵(lì)模塊發(fā)出脈沖信號(hào)并計(jì)時(shí)，信號(hào)沿導(dǎo)線傳播同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)隨脈沖運(yùn)動(dòng)的安培環(huán)形磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)同磁性浮球產(chǎn)生的偏置永磁磁場(chǎng)耦合產(chǎn)生魏德曼效應(yīng)，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力波，扭轉(zhuǎn)波以聲速向波導(dǎo)絲兩端傳播，傳向末端的扭轉(zhuǎn)波被阻尼器件吸收，傳向激勵(lì)端的信號(hào)則被變送器中的檢波裝置接收，并計(jì)算出脈沖發(fā)出與接收時(shí)間差，乘以脈沖傳播速度即可得出應(yīng)力波與變送器間距離。當(dāng)浮球隨著液/界位上升或下降時(shí)，浮球與脈沖磁場(chǎng)產(chǎn)生的應(yīng)力波也隨之變化，因此利用此原理即可精確測(cè)量浮球位置也即液/界位。

2? 對(duì)磁致伸縮液位計(jì)的改造及應(yīng)用

2.1 常規(guī)用法

磁致伸縮液位計(jì)標(biāo)準(zhǔn)用法如圖3：浮子球隨著液/界位的變化而變化。從而達(dá)到液位測(cè)量的目的。

2.2 對(duì)聚丙烯D-108A/B液位測(cè)量的改造應(yīng)用

D-108A/B是聚丙烯PK-101的主要設(shè)備，結(jié)構(gòu)如圖4，催化劑在罐中計(jì)量后注入大環(huán)管，控制丙烯反應(yīng)活度，對(duì)催化劑液位測(cè)量要求精度非常高，達(dá)到毫米級(jí)。

原測(cè)量采用滑線變阻器測(cè)量液位變化，滑動(dòng)變阻器與就地標(biāo)尺固定在一起，活動(dòng)端與連桿連接，隨活塞桿上下運(yùn)動(dòng)改變電阻，檢測(cè)電路測(cè)量電阻變化轉(zhuǎn)換為4～20mA信號(hào)測(cè)量液位變化，其特點(diǎn)精度高。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后變阻器滑動(dòng)桿表面易氧化，有水汽、油膜等污物，使滑動(dòng)桿與檢測(cè)電路接觸不良，測(cè)量產(chǎn)生波動(dòng)跳變，影響催化劑計(jì)量。其后又改為壓力變送器方式測(cè)量，用軟管與活塞連桿連接，軟管灌注白油，活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)變送器測(cè)量軟管中白油高度變化引起的壓力變化，轉(zhuǎn)換為4～20mA信號(hào)檢測(cè)液位，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用現(xiàn)有壓力變送器改造，成本低，但春、冬兩季大風(fēng)天氣下，軟管晃動(dòng)造成壓力變化引起液位波動(dòng)大。因此2017年檢修停工期間，將其改造為磁致伸縮測(cè)量方式。

常規(guī)磁致伸縮測(cè)量如圖1、3所示，一般安裝于容器內(nèi)部，但聚丙烯催化計(jì)量罐無法動(dòng)火開口安裝，因此一般磁致伸縮無法應(yīng)用于此。因此我方作如下改進(jìn)加以安裝，如圖5。

（1）位移傳導(dǎo)部分，一端與活塞相連確保傳感器（浮子球）與活塞的位移一致。同時(shí)考慮活塞和傳感器連接線的強(qiáng)度、變形量和風(fēng)阻等因素，連接線部分選用了316材質(zhì)的細(xì)鋼纜。同時(shí)增加了磁球的重量來減小風(fēng)對(duì)測(cè)量穩(wěn)定性的影響。而且將磁球部分安裝在密閉的不銹鋼筒體內(nèi)，將風(fēng)、水汽、油氣等干擾因素隔絕，保證了儀表的可靠性和穩(wěn)定性。

（2）測(cè)量部分。

采用外捆綁式，傳感器測(cè)桿不直接接觸磁球，通過磁球磁場(chǎng)對(duì)測(cè)桿內(nèi)導(dǎo)波線脈沖疊加直接實(shí)現(xiàn)位移量的測(cè)量，維護(hù)方便。耐用。

此次改造創(chuàng)造性的將測(cè)桿與磁球分體使用，在保證磁致伸縮測(cè)量精度高的性能同時(shí)，避免了常規(guī)磁致伸縮安裝方式接觸介質(zhì)，在罐體內(nèi)部施工的不利因素，不改動(dòng)D-108等設(shè)備的任何結(jié)構(gòu)，減少對(duì)設(shè)備性能及壽命影響。

3? 改造前后使用效果及總結(jié)

改造前受大風(fēng)及雨雪天氣影響較大，易產(chǎn)生突發(fā)性波動(dòng)，影響操作人員正常操作，造成生產(chǎn)波動(dòng)。

改造后液位隨著活塞沖放劑規(guī)律型動(dòng)作，無突發(fā)性波動(dòng)，擾動(dòng)較小。

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