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      磁翻板液位計選用浮子材質工藝及介質密度

      發布時間:2020-12-10??點擊次數:235次

        1、根據原理以及上圖我們得知,之所以稱之為磁性浮子,一個是因為又磁性,一個是因為浮力,液位上升,浮力影響浮子上升,通過磁性作用刻度指示。那么液位計浮子的浮力就跟液體的密度有關。
        2、液位計浮子有很多種材質,比如PP材質、UPVC材質、304不銹鋼、316L不銹鋼、1Cr18Ni9Ti、304襯四氟、鈦合金等。
        3、我們知道磁翻板液位計可以在高溫高壓的情況下測量液位,這里耐高溫耐高壓除了要求主體鋼管、面板以及法蘭之外,還有一個就是要求浮子也要耐高溫耐高壓,也就是液位計浮子的厚度以及材料都不一樣。
      根據以上三點,液位計浮子在單獨訂購的時候需要提供:介質密度、腐蝕性程度、介質溫度、壓力。
       
       
         磁性浮子和液位計一樣,也是需要接觸液體的,由于在工業生產現場所要測量的液體介質種類很多,要使得磁浮子能夠正常工作,我們需要根據不同的介質液體來使用不同的材質。比如材質有不銹鋼304材質、316L材質,PP材質、鈦合金材質、四氟材質(四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE)、塑料浮子等等。
       
        磁翻板液位計的浮子比重做成比用戶提供的介質密度小很多,首先保證浮子要浮起來,由于該液位計的重復性好,既是這樣用戶在多次測量后就可以推斷出實際液位。但是我們在制作的時候還會在浮子底部焊接一個螺桿,可以加多個螺帽來增加浮子比重。這樣用戶可以根據實際的介質密度來配比浮子的比重,使測量更精準!
        磁翻l板液位計也叫磁浮子液位計,可用于多種液體的罐、塔、槽等容器的液位測量。磁翻板液位計主體外的翻板箱受主體內浮子的作用促其翻板翻動并顯示紅白顏色,并隨浮子的移動指示不同的液面高度。在指示器左側配有醒目的刻度標尺,從而使液位的指示顯得更加清晰。
       
        磁翻板液位計的測量結果重復性很好,但是要想有一個更準確的測量結果,需要用戶提供更準確的參數。因為測量準確與否在于浮子的比重制作過程中的配比,那就要求用戶要弄清楚測量介質的真實密度以及操作壓力與操作溫度。最重要的一點就是大家都知道的,介質會在不同的溫度下的密度會有變化,因此,這一點對于磁翻板液位計廠家在生產過程中制作浮子的時候要將所要測量的介質的密度參數拿到手。浮子制作時的比重非常重要,在用戶的參數提供不準確時我們如果給用戶供貨而不影響用戶使用就很難保證。
      浮子式磁翻板液位計是一種在各類液位測量中非常常見液位計,浮子式磁翻板液位計的特點反應速度快,讀數方便。在實際應用過程中,普遍存在液位測量結果與實際液位存在偏差的情況,發生這種情況的原因是什么,如何找到有效解決此類的問題的辦法,本文即是針對浮子式液位計測量結果偏大情況進行分析,探尋發生問題的原因,提出幫助維修人員解決偏差的辦法。
       
        1 問題簡述 
        在AHP(高壓加熱器)001BA(用001BA指代實際的罐)中有兩個液位測量裝置,分別為AHP001MN和AHP001LN(用001MN和001LN指代實際的測量裝置),其中AHP001MN為超聲波液位測量裝置,AHP001LN為就地顯示的磁翻板液位計,兩個液位計測量同一液位。
      在工作過程中遇到了001LN測量的液位值比實際設定的液位值要高10cm,在測量通道中水溫會低于罐中的水溫,水溫下降會導致水的密度上升,水的密度上升會產生兩個相反的作用:
      ①測量通道中水位下降,001LN測量值偏低;
      ②001LN浮球有更多部分浮在水面上,造成測量值偏高。在本文中會對這一現象做出分析,并提出解決方案。
       
      2 原因分析 
        假設罐子的實際液位為h2,由于AHP001中為高溫高壓的水,在引出測量管線測液位的過程中,由于保溫套管或是其它方面的原因會造成001MN和001LN測量管中的水溫低于001BA中的水溫,由常識可知在壓力不變的情形下水的溫度反向作用于水的密度,在該問題中就是由于測量端的水溫下降,測量裝置中水的液位由設定值h2降低為h1。在問題分析中我們必須做出一個假設,那就是測量裝置001MN和001LN中的水溫是一樣的,這樣可以保證兩個裝置的水位一致。AHP001MN測量到的水位為h1,低于設定值,此時水位控制系統開始工作,將測量裝置中的水位提升到h2。
        水位進行調整時,將測量裝置中的水位調整到了h2,此時實際001BA中的水位為h3。設備正常工作時,在001BA中的水位究竟為多少是不可知的,我們只能假設AHP001MN測量設備非常先進,它所測量的即為001BA中的實際液位,在測量通道的水位由于溫度下降而降低時,控制作用會增加001BA中的水,直達001MN測量的水位為設定值。而AHP001LN和AHO001MN兩個測量管道中的水位是一致的,因此不管測量管道中的溫度下降到什么程度,可能會在短時間內測量通道的水位低于設定值,但經過調整都會達到設定值的水位,因此測量通道的水位下降不會直接導致001LN液位測量值下降。
        當水溫下降,水的密度提高時會影響磁翻板液位計浮球在水中的位置,進而影響到測量的水位。液位計的浮球是由三節空心不銹鋼圓筒構成,其中最上面一節圓筒中線位置含有磁性材料,它帶動外邊磁翻板動作,產生液位指示信號[1]。假設每個浮球的中心部分近似為一段圓柱,浮球按照安裝方向豎直放置時,h1為頂部浮球中心點,h2為液面對應高度,Δh為兩者相對高度(Δh=h2-h1),底部到h1高度對應浮球的體積為V1,液面高度所對應浮球的體積為V2,兩者的相對體積為ΔV(ΔV=V2-V1),假設液面所對應的位置處于浮球圓柱部分,則有以下公式:
        由于浮球是浮在液位中的,因此滿足阿基米德原理,即物體浸在液體中排開液體的重力等于物體浸在液體中受到的浮力,滿足公式
        當浮球在頂端中線附近浮動時,可將浮球近似為一個圓柱體,因此由公式
        將公式進一步簡化,可得:
        在公式中,Δh為實際液位偏離浮球頂端中線的距離,m為浮球的重量,r為浮球的半徑,ρ為實際液體的密度。
        對以上參數進行測量,實際結果如下所示:
        在測量的過程中,由于工具所限,在質量測量上可能會有一定的偏差,范圍在10g以內,我們以10g的偏差對最終的結果影響如下:
        當m=850g,ρ=860kg/m3,時,計算所得Δh=-1.8cm;當m=840g,ρ=860kg/m3時,計算所得Δh=-2.2cm,因此測量過程中浮球質量的精度對實際液位測量不會很大。
        由于本文將浮球近似為一個圓柱體,因此只有液面在浮球軸向一定范圍內(設為L)才有效,本模型才夠適用。
        為了求出密度變化的允許范圍,利用公式可得,當-≤Δh≤時,求得液體的密度取值范圍為710kg/m3≤ρ液≤944kg/m3。各個功能位置密度ρ與浮球高度Δh如表2所示,由公式可得液體密度與相對高度的關系,如圖1所示:
      橫坐標為液體的密度,縱坐標為浮球的相對高度,由圖可知,液體的密度越大,磁翻板液位計浮球在液面以上的部位越多,測量得到的液位值越大。
       
        3 原因小結 
       ?、?01MN測量管道的溫度低于001LN測量管道溫度,這樣可以會使001MN處液位低于001LN處,造成磁翻板液位計測量值偏高。
       ?、?01LN測量管道溫度低,液體密度升高,導致磁翻板液位計測量值升高。
        既然測量到的磁翻板液位計總是比設定值高,此時應采取有效措施將該液位計的示數降下來,在這里選用的是最簡單的方法——給浮球增加重量。
        可采用兩個不銹鋼316L圓餅,直徑3cm,高度1cm,密度8.03g/cm3每個圓餅重量約55g,將這個不銹鋼圓餅焊接在浮球的底部可以增加浮球的重量。
        假設液體的密度為860mg/m3,此時由公式可知相對高度Δh與浮球質量的關系如公式所示:
      由公式可知,在密度確定的情況下,浮球重量每增加55g,相對高度變化1.9cm,即觀測到的磁翻板液位計指示值下降1.9cm,該情形下假如要消除10cm的測量需要掛上5個不銹鋼圓餅,但是由于原模型有-≤Δh≤的限制,為了保證精度,Δh的取值應小于4.7cm,液體的密度為860mg/m3,浮球默認相對高度為-1.8cm,所以總共有6.5cm的裕度,可以掛3個不銹鋼圓餅,將測量指示值拉下來5.7cm。此時若掛上第4個不銹鋼圓餅,浮球的總質量達到1060g,而浮球的總體積(含加上去的不銹鋼鐵餅體積)約為1280ml,在密度為860mg/m3的液體下,最大浮力為1100g,在該情形下浮球基本上絕大部分浸在液體內部,且一旦液體的密度稍作改變,浮球就有下沉的危險,不適合做液位指示,倘若在磁翻板液位計浮球上加5個不銹鋼圓餅,浮球將直接沉入液體底部。

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