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磁致伸縮—磁翻板一體化強酸強堿罐液位檢測裝置的研究

行業動態 2020-08-24 14:48:43
磁致伸縮—磁翻板一體化強酸強堿罐液位檢測裝置的研究

引 言

目前, 工業用濃酸、濃堿液罐內的液位檢測手段,主要有超聲波液位檢測儀、磁翻板液位計、接觸式防腐蝕液位檢測裝置等。2019年05月, 作者參觀了山西省陽城電廠, 對陽城電廠的酸堿罐液位檢測裝置進行了考察;該廠現有大小20余個酸堿罐中酸堿液位的檢測,大都采用超聲波液位計與磁翻板液位計相結合的方式。超聲波液位計對酸堿液位信息通過線路傳 輸到計算機,進行實時觀測。但據該廠技術人員介紹,超聲波液位計有一個致命缺點, 就是安裝在罐頂部的 超聲波探頭很容易被酸霧或堿霧籠罩,嚴重影響了測量準確度,需要工作人員定時對超聲波探頭進行清洗。磁翻板液位計沒有數據的自動傳輸功能,需要工作人員定時地去觀察液位刻度。為了確保酸堿液位數 據的可靠性, 該廠技術人員提出增加一套液位檢測裝置的要求,并能實現數據的自動化遠程傳輸。為此,作者利用磁致伸縮傳感器和磁翻板相結合的辦法,以求實現酸堿液位的非接觸式測量,共利用單片機和GSM技術, 實現磁致伸縮液位信號的無線傳輸。

一、磁致伸縮液位傳感器和磁翻板液位計的測量原理

1、磁致伸縮液位傳感器的工作原理

磁致伸縮線性液位傳感器,采用不導磁的不銹鋼管(測桿)、磁致伸縮線(波導線)、可隨液面或界面移動的浮球(內含磁環)和電子部件等組成 , 其工作原理是:脈沖發生器產生電流脈沖,經電子部件可轉換成沿波導線(Waveguide)傳播的波導脈沖( 起始脈沖);其磁場與浮球內的磁環磁場矢量相加形成螺旋磁場,產生瞬時扭力,使波導線扭動并產生應力脈沖(Strain pulse)。這個脈沖以固定的速度沿波導線傳回,在電子部件的感應線圈兩端產生感應電流脈沖( 終止脈沖)。通過測量起始脈沖與終止脈沖之間的時間周期,并乘以這個固定的速度,即可精確地確定被測對象的位移或液位。整個測量過程是連續不斷的,所以每當浮球 (磁鐵)被移動時,新的位置很快就會被感測出來。

2、磁翻板液位傳感器的工作原理

磁浮式翻板液位計屬于浮力式液位計, 浮子是磁性的,浮子隨液位的變化而上升或下降,。安裝在浮子旁的翻板是薄導磁金屬片( 有的是圓柱的)制成的, 兩面涂有不同的顏色。磁性浮子升降時帶動翻板繞軸翻轉,浮子以上的翻板是一種顏色( 如白色) , 浮子以下的翻板為另一種顏色( 如紅色) , 通過觀察外面的顏色可知道液位的高低 。

二、磁致伸縮—磁組合一體化翻板液位測量裝置的設計

1、磁致伸縮- 磁翻板共用磁浮子的實驗

為了避免磁致伸縮液位傳感器與強酸強堿的接觸,我們把磁致伸縮傳感器與磁翻板液位計相結合,采取磁翻板液位計和磁致伸縮傳感器共用一個磁浮子的設計思路。我們把磁翻板中的磁浮子和磁致伸縮桿上的磁環磁場進行了測量。磁翻板中的磁浮子用的是一個水平放置的鐵氧體磁鐵圓片,最強磁場位置在圓片中心位置,約150T;緊繞圓片周邊的磁場強度約80T, 沿徑向磁場依次減小。磁致伸縮傳感器的感應桿上一般設置浮動鐵氧體磁環作為磁浮子,磁環中心位置的磁場最強,約60T。

為把磁致伸縮桿上的磁環去掉,采用磁翻板的磁浮子周邊磁場來代替磁環的磁場;即把磁致伸縮桿垂直豎立在磁翻板旁邊,形成磁致伸縮-磁翻板一體化液位測量裝置。當磁翻板的液體管中的液面下變化時, 磁浮子上下浮動, 磁翻板的小圓 柱狀磁棍翻轉,顏色發生變化,利用旁邊的刻度尺可以觀察罐中的液位變化。同時,磁致伸縮桿也由于磁浮子的上下浮動而產生脈沖信號,感應為位移的變化,從而檢測了管中液面的變化。

2、磁致伸縮- 磁翻板組合檢測裝置的強酸強堿罐液位檢測系統

由于舊式的磁翻板液位計都沒有數據自動記錄和存儲功能, 我們把磁致伸縮桿安裝在磁 翻板旁邊位置即可進行液位測量。把磁致伸縮產生的標準液位信號通過單片機進行測量,存儲。并設定為實時測量模式, 測量頻率可根據現場需要設定為每分鐘1次。為了實現工作人員隨時了解液位情況,并減少線路布線,本系統采用了基于單片機與GSM( 移動短消息傳輸) 的數據無線傳送方式。工作時, 工作人員的手機號碼被設定為GSM短消息傳輸號,工作人員只需向GSM發送調用指令,GSM便可把液位數據以短消息的形式發送到工作人員的手機上。

 

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