袁梁 張韜 蔣建群

[摘? ? 要] 本文闡述了外置式位移傳感器在非接觸油品介質情況下，不動火作業(yè)，不拆除罐體設備并快速安裝，實現了安全環(huán)保作業(yè)，降低事故風險。同時選用波導絲作為測量元件，提高了測量精度。

[關鍵詞] 外置式倒裝;高精度;不動火作業(yè);維護簡易

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 01. 048

[中圖分類號] F273? ? [文獻標識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2020）01- 0113- 02

1? ? ? 引? ? 言

外置式位移傳感器的安裝可避免與介質直接接觸，防介質腐蝕，延長機械壽命，避免高溫對儀表艙室內電路影響，安裝方便，簡易維護，特別是對有防火防爆場合要求的場所，可避免動火作業(yè)。對罐體原設備不拆除，不打開，避免跑冒滴漏。采用倒裝模式，可避免傳統(tǒng)正裝儀表電纜上罐等情況，利于防火防爆要求。選用波導絲作為測量元件，提高測量精度。

2? ? ? 磁致伸縮位移傳感器工作原理

磁致伸縮位移傳感器工作時，傳感器的電路部分將在波導絲上激勵出脈沖電流，該電流沿波導絲傳播時會在波導絲的周圍產生脈沖電流磁場。在磁致伸縮位移傳感器測桿外配有一永久磁環(huán)。當脈沖電流磁場與磁環(huán)磁場相遇時，使得由磁致伸縮材料做成的波導絲在磁環(huán)所在的位置產生一個扭轉波脈沖，這個脈沖以固定的速度沿波導絲傳回并由檢出機構檢出。通過測量脈沖電流與扭轉波的時間差可以精確地確定浮子所在的位置，即液面的位置。

3? ? ? 外置安裝磁致伸縮位移傳感器的特點

（1）外置安裝采用支架式安裝、可不停產、不動火、不清罐，裝于罐體外壁機械導軌上。相比傳統(tǒng)的罐頂法蘭式安裝，避免了作業(yè)人員上罐開孔焊接法蘭等動火作業(yè)步驟。避免了作業(yè)人員處于罐頂安裝孔油氣揮發(fā)區(qū)域，防止中毒等意外情況發(fā)生，安全可靠。

（2）安裝支架采用普通金屬材料，成本低，螺栓夾緊原機械式液位計。安裝時間短，基本在地面就可操作完成，避免高處作業(yè)墜落風險。支架采用工廠定制，現場可直接裝配，縮短現場作業(yè)時間，避免了現場切割、磨、削、鉆等動火作業(yè)行為。

（3）儀表外置安裝情況下，不銹鋼金屬側桿與儀表艙室遠離高溫高腐蝕原油，有效地保護了儀器設備的使用壽命。

（4）因為儀表外置安裝，設備外觀等情況一目了然，避免了傳統(tǒng)儀表在原油中浸泡，無法察覺設備異常情況，不需要定期清洗設備，方便耐用。儀表工作可靠、穩(wěn)定。

（5）磁環(huán)安裝在罐外機械式浮漂上，不受油污影響，靈活不卡澀，維護簡便，一人即可拆除更換，避免了傳統(tǒng)的提表出罐，或罐體打開時油污四處滴漏的情況。

（6）外置安裝時，測桿長度不影響安裝，測桿可不彎曲，兩人配合，鑲嵌入安裝支架中，傳統(tǒng)儀表安裝時，人員必須站在罐頂，法蘭安裝孔過小，作業(yè)人員必須高舉測桿，斜45度安裝進油罐中，安裝過程中無法避免表頭過重測桿彎曲，刮擦測桿等情況。

4? ? ? 儀表倒裝

（1）磁致伸縮位移傳感器采用倒裝方式，避免傳統(tǒng)安裝方式的電纜上罐情況，傳統(tǒng)安裝方式儀表艙室距離量油孔內原油介質過近，存在安全隱患。

（2）傳統(tǒng)安裝方式，儀表接地線連接過長，從罐頂拉至罐底接地，隨處捆扎，不經濟也不美觀，儀表艙室放置罐底，節(jié)省電纜、鋼管等材料。

（3）倒裝儀表艙室處于罐底，維護人員方便操作，可不上罐，避免了高處作業(yè)風險。

圖1、圖2分別是位移傳感器的三維效果圖和安裝示意圖。

5? ? ? 維? ? 護

（1）儀表外置維護簡便，因遠離了原油介質，不需擦洗，不需拆除。

（2）儀表維護過程，問題判斷直觀，值班室人員通過攝像機及可觀察。

（3）儀表唯一可活動部件為磁環(huán)，上下調整簡易，一人在罐底就可完成，不上罐、不拆表、不接觸量油口。為罐體量油口密封上鎖創(chuàng)造有利條件。

6? ? ? 磁致伸縮位移傳感器的選用

（1）可靠性強：由于磁致伸縮液位計采用波導原理，內置波導絲，無機械可動部分，故無摩擦，無磨損。整個變換器封閉在不銹鋼管內，和測量介質非接觸，傳感器工作可靠、壽命長。

（2）波導絲具有顯著的威德曼效應（Wiedemann effect）。由磁致伸縮絲制成的液面位置/位移傳感器具有抗干擾、高靈、敏度、非接觸式、可適應惡劣環(huán)境、量程大等優(yōu)點，已廣泛應用于油庫、液體化工原料等液位測量中，在航空航天、核工業(yè)、精密機床、汽車工業(yè)、水處理等領域也有著廣泛的應用前景。

（3）精度高：由于磁致伸縮液位計用波導脈沖工作，工作中通過測量起始脈沖和終止脈沖的時間來確定被測位移量，因此測量精度高，分辨率優(yōu)于0.05%FS，這是用其他傳感器難以達到的精度。相對傳統(tǒng)的單法蘭液位變送器，不受溫度及介質黏稠度變化的影響是它的優(yōu)點。

（4）安全性好：磁致伸縮液位計的防爆。性能高、本安防爆、使用安全，特別適合對化工原料和易燃液體的測量。測量時無須開啟罐蓋，避免人工測量所存在的不安全性，拆除過程，不需要開罐作業(yè)，防止跑冒滴漏。

（5）便于系統(tǒng)自動化工作：磁致伸縮液位計的二次儀表采用標準輸出信號，便于微機對信號進行處理，容易實現聯(lián)網工作，提高整個測量系統(tǒng)的自動化程度。模擬輸出：電流/電壓，數字輸出：RS485信號，可雙重位置測量：液位測量、界面測量，剛性測桿/柔性測桿，雙屏蔽抗電磁干擾，無須定期標定和維護，高精度，隔爆、本安。

7? ? ? 結? ? 語

通過對磁致伸縮位移傳感器的安裝方式改變及合理選型，提高了測量精度，提高了作業(yè)效率，維護簡便易上手，最重要的是，避免了油罐的動火作業(yè)，避免了高處作業(yè)，避免了管線打開作業(yè)、中毒窒息等風險，使維護更加簡便、安全環(huán)保。液位通過遠程即可觀測、上位機實時讀取，為油田安全生產建設做出貢獻。

主要參考文獻

[1]曾雷.磁致伸縮液位計信號調理電路設計與仿真分析[J].電工技術，2018（9）：83-86.

[2]王德利.磁致伸縮液位計原位校準技術的研究[D].鄭州：中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學，2018.

[3]李午辰.位移傳感器在熱軋生產線上的應用[J].科技風，2019（20）：161.

[4]Fen Liu，Xianwen? Kan.Dual-analyte Electrochemical Sensor for Fructose and Alizarin Red S Specifically Sensitive Detection Based on Indicator Displacement Assay[J].Electrochimica Acta，2019，319：286-292.

[5]Wang Chen，Fu Feng，Dihan Chen.Precision Non-Contact Displacement Sensor Based on the Near-Field Characteristics of Fiber Specklegrams[J].Sensors & Actuators A：Physical，2019，296：1-6.

[6]張立輝，王慶綱.房屋建筑安全監(jiān)測預警系統(tǒng)的設計[J].技術與市場，2019（5）.