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隔離膜片壓阻式變送器及其在液位測量中的應用
隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和工業(yè)自動化水平的日益提高, 在石油幾化工、醫(yī)藥、食品、冶金、電廠、礦山、城鎮(zhèn)排供水、水文勘探等領域的許多場合都需要對水位或液位進行準確的測量與控制。為了方便廣大用戶的合理設計選型, 以提高液位測控效率及項目總體經(jīng)濟效益, 現(xiàn)就結合我們傳感器有限公司多年來生產(chǎn)經(jīng)營液位傳感器、壓力變送器及控制儀器儀表的實踐經(jīng)驗, 談一談帶隔離膜片壓阻式變送器的工作原理、結構設計、選型要求以及在液位( 水位) 測量中的安裝使用, 維修保養(yǎng)等方面的有關間題。
工作原理、
結構形式與技術性能
從國內(nèi)目前的應用水平看, 壓阻式液位變送器的應用正逐步成為液位測量的主要手段。這種變送器的基本工作原理相同, 結構形式也無根本性差異, 因此, 為方便起見, 現(xiàn)通過全密封潛入式一體化壓阻液位變送器加以說明。
1.基本測量原理
壓阻式液位變送器對液位的測量是把與液位深度成正比的液體靜壓力通過變送器感測并轉換成電流( 或電壓) 信號輸出, 從而建立起輸出電信號與液體深度的線性對應關系, 實現(xiàn)對液位的測量. 基本測量原理如圖l所示。
2.結構形式帶隔離膜片壓阻式液位變送器一般由充油芯體( 傳感器部分)、放大電路、不銹鋼殼體、密封元件和通氣電纜等組成( 見圖2 )。其中核心部件— 充油芯體( 見圖3) 是由敏感元件硅片、膜片、金屬殼體和硅油( 充注于膜片與敏感元件硅片之間) 組成.
為了避免實際應用中被測液體長期直接作用于敏感元件對硅片壽命及性能的影響, 我們的液位變送器選用K E L L E R 公司的充油芯體, 該芯體的敏感元件被安裝在一個不銹鋼殼體內(nèi), 在敏感元件的前端殼體上焊接一個與測量介質(zhì)非常相容的不銹鋼隔離膜片, 在敏感元件與膜片之間進行高度抽空,然后充入硅油密封, 這樣, 當被測液體壓力作用于膜片上時, 壓力通過硅油傳遞給敏感元件, 起到隔離、保護作用。
為了保證上述焊接、抽空、充油、密封等重要工藝環(huán)節(jié)的可靠, K E L L E R 公司生產(chǎn)的系列10 充油芯體在出廠前均嚴格進行6 h4 的穩(wěn)定性和可靠性試驗, 以確保每一臺液位變送器的高質(zhì)量。變送器放大電路一般由供電反向保護電路、電源電壓反相電路、差分放大電路和恒流源電路四部分組成。液位變送器仍然采用K E L L E R 公司的配套放大電路。該電路體小精致, 性能良好, 極方便于液位壓力測量與信號轉換放大的一體化組裝。殼體材料目前都采用不銹鋼。
為了保證被測液體中的雜質(zhì)對隔離膜片的沖擊和粘積, 4 26 W 系列液位變送器還專門設計配置了正、側面各有4 個開孔的不銹鋼殼帽,在較為復雜的使用環(huán)境條件下起到保護膜片、過濾介質(zhì)液體的作用, 定時清洗也十分方便。
液位變送器的密封采用氟橡膠或硅橡膠O 一型圈和丁睛橡膠密封套管的“ 雙保險” 結構。通氣電纜為甲7.3m m 或, 7.s m m 聚乙烯防水電纜. 另外,根據(jù)用戶的具體使用要求, 還可配套供給鑄鋁接線盒、指針式現(xiàn)場指示表和數(shù)字式、智能型數(shù)字式控制顯示儀表.
二、技術性能指標
液位變送器的技術性能主要取決于充油芯體和轉換放大電路的性能和質(zhì)量, 尤其取決于敏感芯體。4 26 W 系列所采用的瑞士K E L L E R 公司的10 系列芯體由于64 h 的出廠例行測試, 保證了使用過程的穩(wěn)定性和可靠性。從主要的性能指標— 線性誤差來看, 由于計算方法的差異, 也會導致供需雙方的誤會, 而出現(xiàn)用戶使用過程的綜合精度達不到要求的情況。公司的性能指標參數(shù)均根據(jù)國家標準嚴格測試檢驗標定, 都是保證在所給范圍之內(nèi)的。換言之, 每個變送器都是保證限是條件下的典型參數(shù)值的。公司42 6W 型液位變送器主要技術性能指標見下表。
三、幾個應用問題帶隔離膜片壓阻式液位變送器一般都是投入式結構, 在液位測量中變送器全潛于被測液體。因此, 使用時首先要解決變送器殼體、密封套管和電纜與介質(zhì)液體的適用性問題。公司的4 26 w 型液位變送器的刁湃鋼殼體、防水電纜以及*的“ 雙保險”密封工藝對無強腐蝕性液體和部分油類( 機油、柴油、重油等) 都有很好的耐久性, 在石油、船舶行業(yè)中的應用至今已長達一年半時間。液位變送器使用時的安裝可根據(jù)現(xiàn)場需要附加一些固定裝置以保證其可靠性和測量準確性。
下面列舉一些用戶在使用4 2 6W 型液位變送器時的一些安裝方法和經(jīng)驗供參考。1.在靜止的水中安裝(如圖4 , 只需要將變送器投入到要測的水容器的底部) 在電纜線的出口處將電纜線用一扎帶( 或線夾) 固定在容器的某一個位置, 捆扎時應注意不要將電纜線中的通氣管扎死。在電纜線的出口接頭處可配裝一個的接線盒, 接線盒下有兩個固定螺絲可把接線盒固定在容器殼上.
如圖5, 安裝時將一個與井深同樣長度內(nèi)徑為甲35 m m 左右的鋼管(在管的不同高度上打上甲3~ , s m m 左右的小孔)連同抽水泵的主管道一體下入井中, 然后把液位變送器下入測量管內(nèi), 下入時可在電纜線上附加一根10 號左右的鐵絲或鋼絲, 以防因電纜過長而長期受力損壞電纜線，電纜線的出口處可用線夾或扎帶固定好。
3. 在動水中安裝如圖6 , 安裝時將一個內(nèi)徑為, 35 m m 的鋼管(在管的水流方向反面不同高度上打上若干個甲3~ 甲sm m 左右的小孔) 固定在要測量的點上, 然后將變送器下入測量管內(nèi), 電纜線在管的出口處固定好。由于液位測量的使用環(huán)境復雜, 測量儀器又長期工作于一定壓力的液體中, 潮濕及水分子運動的侵蝕等惡劣條件因素的影響,要求投入式液位變送器必須使用的充油芯體和放大電路, 確保其密封性能, 才能保證在測量中有較高的精度和良好的穩(wěn)定性、可靠性。