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雙浮子磁致伸縮液位傳感器的結構設計

來源:拿度科技 瀏覽量: 時間:2021-03-29 11:14

  

       測量技術隨著科技進步、生產力的迅猛發展以及社會需求不斷增長而迅速發展。由于國內液位測量市場需求較大,因此各種類型的液位測量裝置正在利用其自身的特點發揮著其絕對的優勢和特有的作用。磁致伸縮液位傳感器是采用磁致伸縮原理設計的高精度、長行程、絕對位置測量的液位測量傳感器,由于其結構簡單、測量范圍較寬且價格適中,故可廣泛應用于各種液位測量領域,特別是加油站油罐區液位的計量。單浮子磁致伸縮液位傳感器僅能測量油位,不能檢測油罐底部水的液位,也不能對溫度進行測量。為此,中國石油蘭州石化公司儀表廠自主研發了雙浮子磁致伸縮液位傳感器,可以同時對油罐的油位、油水界面和多點溫度進行測量,現就其工作原理和結構設計進行詳細介紹。
1、工作原理
       磁致伸縮液位傳感器是基于磁致伸縮效應、浮力原理、電磁感應及電子技術等綜合技術設計的高精度液位測量儀表,將浮子式位移量檢測的接觸法測量變為磁浮子式時間量檢測的非接觸法測量,以獲得高精度的測量結果。該儀表由探芯( 含溫度組件) 、探管、電路( 含線圈組件) 、表殼、油浮子和界位浮子 6 部分組件構成。由于電路組件可探測由同一詢問脈沖所產生的連續返回脈沖,因此可在同一傳感器上配備多個活動磁浮子,同時進行液位及界位等多參數的測量。在實際測量過程中,電路組件發出一個詢問脈沖,此脈沖電流同時產生一環形磁場,同時沿探管隨液位上升的浮子組件內置一永久磁鐵,產生軸向磁場,當兩磁場相交時產生的螺旋磁場使波導絲產生應變,并以超聲波速度運行到電路組件的檢測線圈,測量從發射電流脈沖的時刻到返回應變脈沖的時間乘以應變運行的速度,即可得到被測液位。
2 結構
       磁致伸縮液位傳感器采用非接觸測量方法測量活動磁鐵,由于磁鐵和傳感器不直接接觸,因此即使在惡劣工業環境下( 如油漬、溶液、塵?;蚱渌廴经h境) 也能正常工作。
2.1探芯組件
       探芯組件是傳感器的核心部件,包含測量信號用的磁致絲與溫度測量部件。探芯組件中要合理安排回流導線與溫度檢測部件的電源信號線,同時合理分布溫度檢測部件的位置。探芯組件的設計,主要是采用規格化的支撐管構成基本支架,支撐管每段長 200mm,這樣組成的探芯組件長度就能以 200mm 長的整倍數增加。支撐管按照截面半圓形設計,在兩個開放的邊設置凹凸對稱的筋,兩個支撐管對向卡接成一個密封直管,多組支撐管首位相接構成支撐管的基本支架。
2. 2 探管組件
       探管組件是傳感器的外部結構,用于保護探芯組件,該組件全部由 316 不銹鋼制成,能適應很多的使用環境。同時,材料的選用也充分考慮了對傳感信號的干擾,最大程度地保證了傳感信號傳遞的精確度。探管組件由基座與表殼組件密封連接,可以很好地保護電路元件不受侵蝕。
磁致伸縮液位傳感器
2. 3 表殼組件
       表殼組件用于保護電路組件,設計時充分考慮確保電路組件的安全性,同時也保證電路組件與外界的隔絕和互不干擾。該組件采用304 不銹鋼制成,充分考慮了材料的成本及其對傳感器性能的影響。這個部位小量的磁性并不影響整個傳感器的性能,故采用會產生少量磁性的304 不銹鋼。其上端的外螺紋是為方便加油站安裝使用,由于加油站的安全要求,從傳感器引出的電纜必須經防爆撓管接入防爆接線盒內,此外螺紋正好用來與防爆撓管配合安裝。
2. 4 電路組件
       電路組件是傳感器結構中產生、接收信號并進行計算的組件,也是核心組件。電路組件在研制過程中模擬使用現場,通過多種軟、硬件的設計并不斷改進,解決了磁致縮液位儀上、下死區及雙浮子之間的干擾等問題,使其測量精度更高,避免特殊情況時出現參數讀取不準確的問題,解決了磁致伸縮液位儀的測量瓶頸。
       為了保證磁致絲由探芯組件連接到電路組件的直線性高且信號傳遞不受干擾,中國石油蘭州石化公司儀表廠在電路板的安置中設計了電路板支撐架,使電路組件能夠平穩放置,并在電路板上設計安裝了磁致絲焊接柱,在磁致絲穿過焊接柱的同軸孔后張緊并用一字槽頂絲壓緊,不僅使磁致絲張緊,而且能很好地保證磁致絲的直線性,減少了對信號不必要的干擾。
2.5油浮子組件和界位浮子組件
       油浮子組件和界位浮子組件是反射信號組件。根據各種油品的密度經統計計算確定這兩種浮子的比重關系,保證兩種浮子在油罐中處于理想位置,從而保證讀取的數據準確。在油浮子組件和界位浮子組件的裝配過程中,注意磁環要輕拿輕放。油浮子組件比界位浮子組件少一塊配重片,只在磁環的上端有一塊配重。
3 結束語
       磁致伸縮液位傳感器經過多次反復試驗和修改,通過在試點加油站進行試運行,產品結構現已定型。磁致伸縮技術應用于液位測量已經被油品銷售企業重視和青睞,集中配送管理模式的運行與行業內推廣、管理決策的網絡化將能使其發揮更有效的作用,為油品進、銷、存環節的管理手段現代化提供硬件保證。


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