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    投入式液位計的密封失效原因分析及相關改進步骤

    發表時間:2016-12-28   點擊次數:843 技術撑持:1560-1403-222
    投入式液位計 是一種在液位測量中利用格外廣泛的一款產品,因其安裝方便,使用簡單,維護量小,測量準確,而大受歡迎。因为投入式液位計傳感器部分是直接浸沒入測量液體中的,于是產品的密封职能的好壞直接決定了產品的穩定性的利用壽命。根據筆者所在技術部門的售后統計及同行來中收集整理的數據顯示,投入式液位計的產品的損壞和壽命的終結,絕大部分來源是因為密封問題,其比率達到85%以上。據此,本文針對于投入式液位計的密封性提出解決方案,通過對失效與損壞的投入式液位計的拆解來尋求解決之道。找到密封薄弱環節,提出密封改進程序。設計并加工新式投入式液位計,并進行實驗進行解析。實驗結果及現場應用成果证明,該方案行之有效。

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    投入式液位計

    本文概述:
     投入式液位變送器 以其高的精度,較便宜的價格及容易的安裝在水位測量中得到廣泛的應用。投入式液位計的好壞對于高精度測量系統有著重要的意義。比喻:傳感器內部受潮對傳感器酿成嚴重破壞,粘貼的應變計的基底、基底間的粘接層尺寸發生變化,隨之應變計阻值發生變化,傳感器發生零點漂移、 絕緣不良出現傳感器失效現象。實際應用中,因液位計失效引起產品不能工作,以至不能工作的情況時有發生。所以,液位計的性能直接影響系統的準確性和穩定性。
    液位傳感器失效的影響成分有许多,撤退人為成分,歸納起來主要有以下幾類:彈性元件的金屬原料選用及其機械加工與熱處理過程;電阻應變計與應變粘結劑;制造工藝流程;電路補償與調整;防護與密封等。國產傳感器在可靠性方面與國內同類產品相比,大的差距在于密封的結構和工藝設計得不合理,因密封失当而形成傳感器的損壞占70-85%。
    某地下水位監測項目「文獻「基于GPRS的地下水位監測系統的實現」基于ARM9的地下水位遠程監測儀的設計」中,1500多個監測點,运用了投入式液位傳感器,在項目維護過程中發現,有近5%的傳感器失效。筆者從監測現場取回失效的傳感器共70條,經過拆解剖析共有五十九條因密封問題導致傳感器失效,比例高達近85%。傳感器失效后,出現了零點漂移,數據異常,不能繼續工作等問題,必要維護人員趕赴監測現場更換調試,部门監測點需要調配吊車進行提泵更換設備。這添加了項目的本钱,耗費多量的人力、物力和財力。所以,針對投入式液位計的密封性提出改進方案,進行實驗研究,提高其密封性能有著重大的實際意義及經濟利润。

    一、 防護與密封失效分析
    在市場競爭日益激烈的今天,產品的性能決定著企業的性命。為了解決當前投入式液位計利用壽命低,返廠率高的問題,我們對返修的傳感器進行破拆、測試和剖析。通過研究發現傳感器的失效多半是傳感器的防護與密封性能差的原由造成的。傳感器在工作過程中長時間浸泡在水中,如果密封职能差的傳感器很便利被潮氣進入。而傳感器內腔中的電阻應變計及補償電路便利受潮氣影響,當應變片和補償電路受到潮氣的影響時就會变成傳感器穩定性的問題,從而導致傳感器的整體失效。

    通過將該地下水位監測項目运用后返修的投入式液位變送器進行了破拆和測繪。發現投入式液位變送器以下關鍵部位容易發生密封失效問題,如膜片部件自身電路板,運算放大器電路板及傳感器自己的幾個重要的結合部位。這些部分密封不抱负。投入式液位變送器長時間在水中浸泡后,潮氣和水分會從傳感器尾部與腔體之間,擴散硅芯體夾具與擴散硅芯體之間,擴散硅芯體與傳感器腔體之間進入傳感器內腔中。這些部门密封失效會破壞傳感器的工作環境,不僅如此,因为大部分電路板本身因为缺乏须要的防護程序,加劇了水分的破壞成效。在傳感器的空腔內部有各種補償電路,水分和潮氣一旦進入接線盒中會酿成傳感器絕緣降低乃至通路,使傳感器零位不穩或損壞,于是從傳感器的外殼結構和生產工藝上進行改進,才能有效的提高傳感器的密封性。

    二、 密封性能的改進措施
    2.1 芯體部分密封
    通過破拆所使用的投入式液位計,發現擴散硅芯體與芯體夾具之間部位只有一個橡膠圈用來防水,防水具有偶然性。假使水從該O型密封圈滲入,直接會觸及電路板,終導致傳感器的故障。針對這一問題,擴散硅芯體擬拔取增补O型密封圈的方式,降低滲水概率,提高其密封性能。但是,經過市場調查發現一般在實際的生產應用中,選用的擴散硅芯體標準化而且不易加工,是以該方案可行性差,只能保存原有的設計,即采用一道密封圈。為提高該部位密封性能,在實際的安裝時在已有設計的基礎上,在安裝結合面涂覆密封膠。從而有效的實現防水密封目的。
    2.2 液位計擴散硅夾具與傳感器外殼部门密封
    原有的投入式液位計密封結構設計中,傳感器擴散硅芯體夾具與傳感器外殼連接處密封步伐是选取一道O型密封圈防水,而且螺紋上涂覆有密封膠。通過破拆、測試發現,這一密封想法的成绩不理想,從該結構處的滲水現象時有發生。針對這一問題在投入式液位計該結構處通過設計增加一道O型密封圈[15-16],即兩道密封圈,同時在接觸面涂覆密封膠,這一方案很大水平上添加灵验的密封面積,防水成效明顯,圖2、圖3点窜前后的真理圖。
    2.3 變送器尾部接線端部门密封
    原有的傳感器尾部密封拔取疊加的V型密封圈密封,如圖一中所示。由于密封圈之間會有空闲,密封成果極差。與此同時,研究發現長時間在水中浸泡后,水可以滲透二個密封圈,在水的侵蝕功效下,密封圈發生明顯的老化現象,密封圈的运用壽命下降,從而加劇了該處的密封失效。針對這一問題,在傳感器尾部接線端該部分选拔一個整體螺紋密封圈,這一改進方案不僅升迁了密封圈的运用壽命,而且很大程度上增強了密封成就,前后意思圖見圖4、圖5。
    2.4 運算放大器電路板防護
    對于傳感器而言,運算放大器電路板自己的防護同樣格外重要,一旦潮氣滲入,侵蝕電路,導致傳感器的失效。许多投入式液位計因為沒有选择相應措施導致了傳感器電路板遭到破壞。對于該問題采取的是電路板防護权谋,對電路板本身采用三防漆涂覆[17-19],常用的三防漆有 S01-3聚氨基甲酸脂絕緣清漆、DC-12577有機硅清漆等,施工一般是在低于60℃下烘干或常溫自干[20]。該步骤能起到很好的防護成果

    三、 技術改進后的密封實驗
    3.1 實驗模型
    為驗證选拔的密封步调的可行性,將投入式液位計的密封做了如上改進加工后,重新加工裝配了一批傳感器。這批投入式液位計校準后進行浸水試驗:把抽樣的一批液位計插进如下密封的加壓容器內,浸入水中。同時,通過氣泵給加壓裝置加壓,以模擬實際的壓力環境。時間長達三個月,在這三個月定期對樣品傳感器進行變送器常規檢測,檢測樣品傳感器的零位輸出檢測。結果表明每個傳感器零點數值顯示沒有太大的波動,各項技術指標能滿足設計要求,密封成就良好。通過該持續浸水試驗,證明投入式液位變送器通過改進密封职能取得明顯的提升。
    3.2 實驗結果分析與討論
    改進后的投入式液位計安裝到項目的應用上,通過兩年時間利用,并未明顯發生由傳感器密封問題变成的零點漂移,數據不穩定或者工作中失效等問題。經統計發現投入式的失效率由原來的5%降低到了1%。從浸水實驗和現場运用情況來看通過技術改進,投入式液位變送器的密封职能得到很大的提高,進而提高了投入式液位變送器自己的性能。

    四、結語
    通過對投入式液位計機械部分結構上和裝配上的改進考究,灵验的升迁了投入式液位計的密封职能,進而提高了投入式液位變送器的穩定性和準確性。減少了之前投入式液位計零點漂移等失效現象变成的較高的返修率,升迁了傳感器的質量和职能。

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