簡述山猫直播與磁致伸縮計共同測量強酸強堿液位方法

本文概述
在工業領域，關于濃酸和濃堿的的液位測量，如今主要运用的測量儀表有接觸式防腐蝕液位檢測裝置、山猫直播、超聲波液位檢測儀等等。根據技術人員對于山西省陽城電廠的調查，生產廠區共有20 余大小不等的酸堿罐，對于這些罐體中酸堿液位的檢測， 大都采取超聲波液位計與 山猫直播 結合的方式。具體就是超聲波液位計對酸堿液位信息通過線路傳輸計算機， 進行觀測。

不過在與生產現場的技術人員溝通過了解到，使用超聲波液位計有一個致命缺點， 即是安裝在罐頂部的超聲波探頭方便被酸霧或堿霧籠罩， 嚴重影響了測量準確度， 需要工作人員超聲波探頭進行清洗。而山猫直播沒有數據的自動傳輸功能， 须要工作人員定時的觀察液位刻度。為了確保酸堿液位數據的可靠性， 該廠技術人員提出添加一套液位檢測裝置的要求， 并能實現數據的自動化遠程傳輸。為此， 作者利用磁致伸縮傳感器和磁翻板結合的辦法， 基于磁致伸縮液位傳感器和磁翻板液位檢測裝置的工作真理， 磁致伸縮傳感器和山猫直播組合，通過實驗將磁致伸縮和磁翻板裝置共用一個磁浮子， 并結合單片機緩和GSM技術實現了磁致伸縮- 磁翻板一體化液位檢測裝置對強酸、強堿罐酸堿液位的非接觸式測量。實現磁致伸縮液位信號的無線傳輸。

1 磁致伸縮液位傳感器和山猫直播的測量道理
1.1 磁致伸縮液位傳感器的工作真理
磁致伸縮線性液位傳感器， 选择不導磁的不銹鋼管「測桿」、磁致伸縮線「波導線」、可隨液面或界面移動的浮球「內含磁環」、電子部件等組成「 見圖1」 ， 其工作道理是: 脈沖發生器產生電流脈沖， 經電子部件可轉換成沿波導線「Waveguide」傳播的波導脈沖「 起始脈沖」 ; 其磁場與浮球內的磁環磁場矢量相加形成螺旋磁場， 產生瞬時扭力， 使波導線扭動并產生應力脈沖「Strainpulse」。這個脈沖以固定的速度沿波導線傳回， 在電子部件的感應線圈兩端產生感應電流脈沖「 終止脈沖」 。通過測量起始脈沖與止脈沖之間的時間周期， 并乘以這個速率， 精確的確定被測對象的位移或液位。整個測量過程是連續不斷的， 以是每當浮球「磁鐵」被移動時， 新的位置會被感測出來。

1.2 磁翻板液位傳感器的工作道理
山猫直播屬于浮力式液位計， 浮子是磁性的， 浮子隨液位的變化而上升或着落， 見圖2。安裝在浮子旁的翻板是薄導磁金屬片「 有的是圓柱的」 制成的， 兩面涂有分歧的顏色。磁性浮子升降時帶動翻板繞軸翻轉， 浮子以上的翻板是一種顏色「 如白色」 ， 浮子以下的翻板為另一種顏色「 如紅色」 ， 通過觀察外面的顏色可理解液位的凹凸

磁致伸縮傳感器和磁浮子液位計真理圖
2 磁致伸縮- 磁組合一體化翻板液位測量裝置的設計
2.1 磁致伸縮- 磁翻板共用磁浮子的實驗
為了避免磁致伸縮液位傳感器與強酸強堿的接觸， 我們把磁致伸縮傳感器與山猫直播相結合，采取 山猫直播 和磁致伸縮傳感器共用一個磁浮子的設計思绪。我們把磁翻板中的磁浮子和磁致伸縮桿上的磁環磁場進行了測量。山猫直播中的磁浮子用的是一個水平安放的鐵氧體磁鐵圓片， 其磁場見圖3，強磁場地点在圓片要旨位置， 150 T; 緊繞圓片周邊的磁場強度約80 T， 沿徑向磁場按序減小。磁致伸縮傳感器的感應桿上一般設置浮動鐵氧體磁環作為磁浮子， 其磁場見圖4， 磁環中心位置的磁場強，60 T。


為把磁致伸縮桿上的磁環去掉， 拔取磁翻板的磁浮子周邊磁場來代替磁環的磁場; 即把磁致伸縮桿垂直豎立在磁翻板旁邊， 造成磁致伸縮- 磁翻板一體化液位測量裝置， 其實驗裝置圖見圖5。當磁翻板的液體管中的液面上下變化時， 磁浮子上下浮動， 山猫直播的小圓柱狀磁棍翻轉， 顏色發生變化， 使用旁邊的刻度尺不妨觀察罐中的液位變化。同時， 磁致伸縮桿由于磁浮子的上下浮動而產生脈沖信號， 感應為位移的變化， 從而檢測了管中液面的變化。

2.2 磁致伸縮- 山猫直播組合檢測裝置的強酸強堿罐液位檢測系統

如圖6 所示， 因为舊式的山猫直播都沒有數據自動記錄和存儲功能， 我們把磁致伸縮桿安裝在磁翻板旁邊位置進行液位測量。把磁致伸縮產生的標準液位信號通過單片機進行測量， 存儲。并設定為實時測量模式， 測量頻率可根據現場需要設定為每分鐘1 次。為了實現工作人員隨時了解液位情況， 并減少線路布線， 本系統选拔了基于單片機與GSM「 移動短消息傳輸」 的數據無線傳送方式[4]。工作時， 工作人員的手機號碼被設定為GSM短消息傳輸號， 工作人員只需向GSM發送調用指令， GSM可把液位數據以短消息的地势發送到工作人員的手機上。

磁致伸縮- 磁翻板組合檢測裝置的強酸強堿罐液位檢測系統圖

3 實驗與結論
我們把圖5 所示的一體化檢測裝置進行了水位檢測實驗， 其檢測結果與實際水位值見表1。

一體化檢測裝置的檢測精度數據
表1 中實際水位值是精度為1 mm 的直尺測量值, 磁致伸縮傳感器測量值是通過單片機測控儀讀取的數值, 山猫直播測量值是通過對液位柱顯示的值人工讀取的。可以看出, 磁致伸縮傳感器的液位讀取精度在1%, 且準確度高; 磁翻板的測量精度為1 cm, 但測量結果與實際值都吻合。我們通過單片機控制把磁致伸縮傳感器測量值進行無線遠傳, 實現了酸堿罐液位的實時監測。因而, 磁致伸縮- 山猫直播一體化組合裝置對酸堿罐液位的檢測是可行的。(本文由潤中儀表科技有限公司整理發布)

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