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        磁致伸縮液位計(jì)安裝故障處理

        2014-08-03 00:37:10熊小榮
        化工自動化及儀表 2014年6期
        關(guān)鍵詞:重錘浮子液位計(jì)

        仲 軍 熊小榮

        (中石油第二建設(shè)公司,蘭州 730060)

        磁致伸縮液位計(jì)是采用“磁致伸縮”原理設(shè)計(jì)的液位測量儀表,具有測量精度高、穩(wěn)定性好及應(yīng)用簡單等優(yōu)點(diǎn),主要應(yīng)用于各類油品儲罐的液位測量。磁致伸縮液位儀的測量范圍較寬(最大測量值可達(dá)20m),分辨率達(dá)0.5mm,精度等級約0.2~1.0級,由于其提供給用戶的是絕對位置讀數(shù),不需要進(jìn)行定期重標(biāo),斷電后歸零的問題也不予考慮。非接觸式的測量方式消除了機(jī)械磨損的影響,是非粘稠和非高溫液體液位測量的一種優(yōu)選測量儀表。

        然而,在安裝磁致伸縮液位計(jì)時(shí),如果不能根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際狀況對設(shè)備的安裝細(xì)節(jié)進(jìn)行把握,不但無法達(dá)到其應(yīng)有的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn),反而會給生產(chǎn)帶來不便。筆者以洛陽某油庫的磁致伸縮液位計(jì)在安裝調(diào)試過程中遇到的問題為例,介紹該類儀表在安裝調(diào)試時(shí)應(yīng)注意的技術(shù)性問題。

        1 結(jié)構(gòu)與原理①

        磁致伸縮液位計(jì)主要由電子探頭、探測桿和浮子3部分組成。電子探頭用于發(fā)射和接收電子脈沖,并將其轉(zhuǎn)換為4~20mA電流信號進(jìn)行輸出;探測桿分剛性桿和柔性桿,外部由耐腐蝕和耐高溫材料制成,中心為稀土超磁伸縮材料制成的波導(dǎo)絲,是傳感器的核心,能將微小的磁場向量變化轉(zhuǎn)換為機(jī)械波;浮子套裝在探測桿上,隨液位上下浮動,內(nèi)部有永磁鐵產(chǎn)生磁場。

        磁致伸縮液位計(jì)的工作原理如圖1所示,電子探頭中的脈沖發(fā)生器首先在波導(dǎo)絲上施加一個(gè)電脈沖信號,此電脈沖同時(shí)伴隨一個(gè)垂直于波導(dǎo)絲的環(huán)型磁場,以光速向下傳遞。探測桿和浮子則被放置在被測介質(zhì)中,浮子隨著液位高度的變化沿探測桿上/下移動,浮子內(nèi)部的永磁鐵產(chǎn)生一個(gè)縱向磁場,這樣浮子所產(chǎn)生的磁場位置也就隨著液面升/降;當(dāng)環(huán)型磁場遇到浮子中永磁鐵產(chǎn)生的縱向磁場時(shí),與之進(jìn)行矢量疊加,形成螺旋磁場。波導(dǎo)絲在螺旋磁場的作用下產(chǎn)生磁致伸縮現(xiàn)象,即產(chǎn)生扭力變形,從而激發(fā)一個(gè)機(jī)械扭力波沿波導(dǎo)絲以超聲波形式從產(chǎn)生點(diǎn)(即液位測量點(diǎn))返回到電子探頭[1]。因此,液位計(jì)通過測量發(fā)出電脈沖與扭力波返回的時(shí)間差,便能精確地計(jì)算出永磁鐵(即浮子)的位置,并將其轉(zhuǎn)換為4~20mA電信號輸出到DCS畫面進(jìn)行顯示。

        圖1 磁致伸縮液位計(jì)工作原理示意圖

        2 影響測量準(zhǔn)確度的因素

        安裝和調(diào)試時(shí),影響磁致伸縮液位計(jì)計(jì)量精度的因素有:

        a. 磁致伸縮探測桿不能折彎,以免損壞波導(dǎo)絲;

        b. 液位計(jì)盡量在遠(yuǎn)離裝/卸油管口的位置安裝,避免油品流動沖擊或損壞傳感器,影響測量精度;

        c. 必須保證傳感器的浮子與容器壁互不接觸,且浮球上下活動靈活,安裝螺紋與容器連接牢固,對于大量程或有攪拌的應(yīng)用場合,傳感器需要重錘+地錨固定,保持探頭垂直,安裝斜度不能大于5°;

        d. 通信線路接觸良好,進(jìn)行接地處理,將雙芯雙絞屏蔽電纜的屏蔽層和傳感器的地線相連,并接到防爆穿線盒的接地螺栓上,同時(shí)將盒外接地端子和罐體的接地點(diǎn)相連接;

        e. 不能測量高粘度液體和泥漿,不適用于有壓、自聚、有腐蝕、有毒和高粘度液體的測量。

        3 安裝實(shí)例

        洛陽某油庫設(shè)有汽油、柴油和乙醇(屬輕質(zhì)低粘性油品)共計(jì)9個(gè)油罐,儲罐高度在9~15m(屬大量程計(jì)量),選用的是美國愛國者液位儀公司生產(chǎn)的大量程磁致伸縮液位計(jì)(探棒材質(zhì)為PVDF軟纜)。在對磁致伸縮液位計(jì)進(jìn)行安裝調(diào)試的過程中,發(fā)現(xiàn):液位顯示波動大,示數(shù)不準(zhǔn)確;有通信中斷現(xiàn)象,連接不穩(wěn)定。

        3.1 液位顯示波動大

        在罐體試水過程中,投用了磁致伸縮液位計(jì),隨著水的注入儀表示值不斷增大,但示值隨著液面大幅跳動,注水結(jié)束液面不再變化后發(fā)現(xiàn)儀表示數(shù)依然不能穩(wěn)定,且跳動頻繁。究其原因,顯示波動大,說明浮子位置擺動大,可以判斷探測桿軟纜未處于拉伸狀態(tài)。磁致伸縮液位儀的測量要求探棒軟纜在被測介質(zhì)中處于豎直向下狀態(tài),并與傳感器的電子頭保持一條直線。首先,檢查重錘的安裝情況,探棒軟纜材質(zhì)較輕,會受液體浮力和流體沖擊而漂起或偏移,安裝中采用重錘加錨的方法固定。經(jīng)檢查,重錘位于電子頭的正下方罐底處,且連接牢靠;之后,測量探測桿軟纜的安裝長度,發(fā)現(xiàn)纜長大于罐體液位計(jì)法蘭安裝高度400mm,液位計(jì)安裝后探測桿軟纜在罐內(nèi)弧度彎曲狀態(tài),確認(rèn)為問題原因。

        如圖2所示,左邊第一個(gè)探測桿軟纜未豎直拉伸,軟纜和浮子會在液面上水平擺動;第二個(gè)探測桿軟纜未固定牢靠或重錘脫落,致使軟纜漂起。這都會導(dǎo)致測量示數(shù)不穩(wěn)定、不準(zhǔn)確。

        圖2 探測桿軟纜安裝狀態(tài)示意圖

        針對上述問題的解決方法是:在探測桿底部重錘固定無誤的情況下,首先通過液位計(jì)調(diào)節(jié)法蘭處的緊箍背帽,將探測桿軟纜向上提升,在允許的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)將軟纜提升到最大狀態(tài)。經(jīng)檢查,仍有200mm的富裕長度未能處理。之后,將罐體安裝法蘭加高了200mm,使得探測桿軟纜能夠在罐體內(nèi)豎直狀態(tài)下自然拉直。經(jīng)過上述處理后,液位顯示波動大的故障得以解決。

        3.2 通信中斷

        該油庫試運(yùn)行的三天中,在DCS監(jiān)測畫面上發(fā)現(xiàn)有一臺磁致伸縮液位計(jì)出現(xiàn)過兩次信號通信中斷的情況,有兩次故障報(bào)警記錄。經(jīng)分析,通信時(shí)斷時(shí)續(xù)通常為線路連接問題。首先檢查DCS和機(jī)柜內(nèi)部的線路連接,確認(rèn)無誤后對現(xiàn)場線路進(jìn)行阻值和導(dǎo)通測試,發(fā)現(xiàn)在儲罐頂上此臺儀表的電纜接線頭連接不牢靠,信號導(dǎo)通不穩(wěn)定。液位計(jì)的原接線方式如圖3所示,傳感器引出線與信號線直接在接線盒內(nèi)絞合連接,無接線端子。經(jīng)檢查,盒內(nèi)接線頭已經(jīng)松動,纏繞的絕緣膠帶在高溫下已經(jīng)開始軟化,確認(rèn)為信號中斷的原因。

        圖3 傳統(tǒng)的電纜頭連接方式

        為了確保接線頭的安全性、穩(wěn)定性和良好的絕緣性,在防爆盒內(nèi)的接線可以利用彈簧螺式接線帽(圖4),彈簧螺式接線帽采用PVC制成,內(nèi)有螺紋,耐熱而又絕緣。使用時(shí)先將電線外皮剝掉,再將所要接的電線頭同時(shí)插入并旋轉(zhuǎn)扭緊,彈簧逐漸內(nèi)縮夾緊電線。最后,再將接線頭放入裝有凡士林的小袋用綁扎帶扎口密封。

        圖4 改進(jìn)后的電纜頭連接方式

        這種接線方法不但有效地防止了外界對接線頭的干擾,導(dǎo)電良好、絕緣性佳,而且能夠起到防水/防塵的作用,提高了工作的穩(wěn)定性。而且采用彈性材料作為套體,在將接線頭放入后能夠產(chǎn)生張緊力,使兩者的配合更為牢固,不易脫落。保證了線路連接的穩(wěn)定可靠。經(jīng)過處理,通信中斷的故障得以解決。

        4 結(jié)束語

        經(jīng)過對磁致伸縮液位計(jì)的安裝故障進(jìn)行悉心研究,加以改進(jìn)之后,液位顯示波動大示數(shù)不準(zhǔn)確,通信時(shí)斷時(shí)續(xù)及連接不穩(wěn)定等故障現(xiàn)象徹底消失,使得系統(tǒng)液位計(jì)量穩(wěn)定準(zhǔn)確,發(fā)揮了磁致伸縮液位計(jì)應(yīng)有的優(yōu)勢,為油庫罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

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