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    浮子式磁翻板液位计的液位示值误差分析与相应解决方法

    发表时间:2018-05-19   点击次数:871  技术支持:1560-1403-222
           浮子式磁翻板液位计是一种在各类液位测量中非常常见液位计,浮子式磁翻板液位计的特点反应速度快,读数方便。在实际应用过程中,普遍存在液位测量结果与实际液位存在偏差的情况,发生这种情况的原因是什么,如何找到有效解决此类的问题的办法,本文即是针对浮子式液位计测量结果偏大情况进行分析,探寻发生问题的原因,提出帮助维修人员解决偏差的办法。
     
      1 问题简述
      在AHP(高压加热器)001BA(用001BA指代实际的罐)中有两个液位测量装置,分别为AHP001MN和AHP001LN(用001MN和001LN指代实际的测量装置),其中AHP001MN为超声波液位测量装置,AHP001LN为就地显示的磁翻板液位计,两个液位计测量同一液位。
    在工作过程中遇到了001LN测量的液位值比实际设定的液位值要高10cm,在测量通道中水温会低于罐中的水温,水温下降会导致水的密度上升,水的密度上升会产生两个相反的作用:
    ①测量通道中水位下降,001LN测量值偏低;
    ②001LN浮球有更多部分浮在水面上,造成测量值偏高。在本文中会对这一现象做出分析,并提出解决方案。

    磁翻板液位计
     
      2 原因分析
      假设罐子的实际液位为h2,由于AHP001中为高温高压的水,在引出测量管线测液位的过程中,由于保温套管或是其它方面的原因会造成001MN和001LN测量管中的水温低于001BA中的水温,由常识可知在压力不变的情形下水的温度反向作用于水的密度,在该问题中就是由于测量端的水温下降,测量装置中水的液位由设定值h2降低为h1。在问题分析中我们必须做出一个假设,那就是测量装置001MN和001LN中的水温是一样的,这样可以保证两个装置的水位一致。AHP001MN测量到的水位为h1,低于设定值,此时水位控制系统开始工作,将测量装置中的水位提升到h2。
      水位进行调整时,将测量装置中的水位调整到了h2,此时实际001BA中的水位为h3。设备正常工作时,在001BA中的水位究竟为多少是不可知的,我们只能假设AHP001MN测量设备非常,它所测量的即为001BA中的实际液位,在测量通道的水位由于温度下降而降低时,控制作用会增加001BA中的水,直达001MN测量的水位为设定值。而AHP001LN和AHO001MN两个测量管道中的水位是一致的,因此不管测量管道中的温度下降到什么程度,可能会在短时间内测量通道的水位低于设定值,但经过调整都会达到设定值的水位,因此测量通道的水位下降不会直接导致001LN液位测量值下降。
      当水温下降,水的密度提高时会影响磁翻板液位计浮球在水中的位置,进而影响到测量的水位。液位计的浮球是由三节空心不锈钢圆筒构成,其中上面一节圆筒中线位置含有磁性材料,它带动外边磁翻板动作,产生液位指示信号[1]。假設每个浮球的中心部分近似为一段圆柱,浮球按照安装方向竖直放置时,h1为顶部浮球中心点,h2为液面对应高度,Δh为两者相对高度(Δh=h2-h1),底部到h1高度对应浮球的体积为V1,液面高度所对应浮球的体积为V2,两者的相对体积为ΔV(ΔV=V2-V1),假设液面所对应的位置处于浮球圆柱部分,则有以下公式:
      由于浮球是浮在液位中的,因此满足阿基米德原理,即物体浸在液体中排开液体的重力等于物体浸在液体中受到的浮力,满足公式
      当浮球在**中线附近浮动时,可将浮球近似为一个圆柱体,因此由公式
      将公式进一步简化,可得:
      在公式中,Δh为实际液位偏离浮球**中线的距离,m为浮球的重量,r为浮球的半径,ρ为实际液体的密度。
      对以上参数进行测量,实际结果如下所示:
      在测量的过程中,由于工具所限,在质量测量上可能会有一定的偏差,范围在10g以内,我们以10g的偏差对终的结果影响如下:
      当m=850g,ρ=860kg/m3,时,计算所得Δh=-1.8cm;当m=840g,ρ=860kg/m3时,计算所得Δh=-2.2cm,因此测量过程中浮球质量的精度对实际液位测量不会很大。
      由于本文将浮球近似为一个圆柱体,因此只有液面在浮球轴向一定范围内(设为L)才有效,本模型才够适用。
      为了求出密度变化的允许范围,利用公式可得,当-≤Δh≤时,求得液体的密度取值范围为710kg/m3≤ρ液≤944kg/m3。各个功能位置密度ρ与浮球高度Δh如表2所示,由公式可得液体密度与相对高度的关系,如图1所示:
    横坐标为液体的密度,纵坐标为浮球的相对高度,由图可知,液体的密度越大,磁翻板液位计浮球在液面以上的部位越多,测量得到的液位值越大。
     
      3 原因小结
      ①001MN测量管道的温度低于001LN测量管道温度,这样可以会使001MN处液位低于001LN处,造成磁翻板液位计测量值偏高。
      ②001LN测量管道温度低,液体密度升高,导致磁翻板液位计测量值升高。
      既然测量到的
    磁翻板液位计总是比设定值高,此时应采取有效措施将该液位计的示数降下来,在这里选用的是简单的方法——给浮球增加重量。
      可采用两个不锈钢316L圆饼,直径3cm,高度1cm,密度8.03g/cm3每个圆饼重量约55g,将这个不锈钢圆饼焊接在浮球的底部可以增加浮球的重量。
      假设液体的密度为860mg/m3,此时由公式可知相对高度Δh与浮球质量的关系如公式所示:
    由公式可知,在密度确定的情况下,浮球重量每增加55g,相对高度变化1.9cm,即观测到的磁翻板液位计指示值下降1.9cm,该情形下假如要消除10cm的测量需要挂上5个不锈钢圆饼,但是由于原模型有-≤Δh≤的限制,为了保证精度,Δh的取值应小于4.7cm,液体的密度为860mg/m3,浮球默认相对高度为-1.8cm,所以总共有6.5cm的裕度,可以挂3个不锈钢圆饼,将测量指示值拉下来5.7cm。此时若挂上第4个不锈钢圆饼,浮球的总质量达到1060g,而浮球的总体积(含加上去的不锈钢铁饼体积)约为1280ml,在密度为860mg/m3的液体下,大浮力为1100g,在该情形下浮球基本上绝大部分浸在液体内部,且一旦液体的密度稍作改变,浮球就有下沉的危险,不适合做液位指示,倘若在磁翻板液位计浮球上加5个不锈钢圆饼,浮球将直接沉入液体底部。
     
      4 解决方案
      可以在浮球底部焊接不锈钢铁饼,增加浮球重量,使浮球更多部分浸在液体中,从而降低磁翻板液位计的指示值,但是不能过多地增加浮球的重量,因为有可能会造成浮球的重力大于浮力而导致其直接沉入液底。(本文收集于网络,如有侵犯你的权益,请及时与本站小编联系,邮箱:762657048@qq.com ,我们会及时处理。)


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