磁致伸縮液位傳感器在油庫監控中的應用

1 前言

      根據鐵道部、成都鐵路局關于鐵路機車燃料管理的有關規定，機務段油庫儲油量應每天進行檢測，掌握油罐的實際儲油量。油罐的油量測量以往靠人工投尺，先測量罐中的油位、溫度和密度，然后通過計算求出油品的儲量。這種方法不僅勞動強度大，工作繁瑣，而且測量精度低，人為造成的誤差較大。由于需要開蓋測量，高空作業，工作環境不安全。為此，我段開發了油庫儲油罐監控裝置，該裝置應用了數字式磁致伸縮液位傳感器作為液位和溫度的檢測傳感器，與工控計算機配合，進行油庫儲油量的自動檢測和計算。

2 磁致伸縮液位傳感器

      油罐儲油量的自動檢測，重要的是傳感器件。以往曾有過機械表式、壓力式、電容式、超聲波、雷達等各種傳感器用來測量液位，然而，有的精度低可靠性差，有的價格昂貴，而磁致伸縮傳感器則以它一系列突出的優點成為油罐液位測量的首選傳感器。數字式磁致伸縮液位傳感器是直接輸出數字信號的傳感器。

2．1 工作原理

      磁致伸縮液位傳感器是新一代液位傳感器。它應用“磁致伸縮”技術研制而成，這一技術已廣泛地應用在傳感器技術之中。它具有精度高、穩定可靠、安裝方便、環境適應性強等特點，很適用于各種液罐的液位計量和控制。由于采用非接觸測量方式，不會由于磨擦、磨損等原因造成傳感器的使用壽命降低。該產品主要由波導絲，測桿、電子倉和套在測桿上的浮球(內裝有永久磁鐵)組成。波導絲裝于測桿內，當磁致伸縮液位傳感器工作時， 由電子倉內電子電路產生一起始脈沖，此起始脈沖沿波導絲傳輸時，產生一個沿著波導絲方向前進的旋轉磁場，當該磁場與浮球中的永久磁場相遇時，產生磁

致伸縮效應，使波導絲發生扭動。這一扭動被安裝在電子倉內的拾能機構感知并轉換成相應的電流脈沖(終止脈沖)，通過計算起始脈沖與相應終止脈沖之間的時間差，即可準確地測出被測介質的液位及界面的位置，測量結果通過通信電路以數字形式輸出。

2．2 功能特點

      數字式磁致伸縮液位傳感器的輸出信號是一個juedui位置輸出，而不是比例的或需要再放大處理的信號，不存在信號漂移或變值的情況，因此不必像其它液位傳感器一樣需要定期重標和維護，與其它液位變送器相比有明顯的優勢。該傳感器可同時進行液位、油水界而、溫度等多參量測量，測量精度高，穩定性好。輸出標準數字信號，直接與微機通信，不需要A／D轉換，可實現多臺傳感器的實時數據采集、顯示、報警及自動監測和控制。溫度傳感器裝于測桿內部。測量輸出的串行RS485數字信號可遠距離傳送，具有良好的抗干擾性能。傳感器采用標準的螺紋或法蘭連接，使現場安裝簡便快捷。

2．3 技術參數

量程范圍：80mm一5000mm

溫度范圍： 一40一+85℃

工作電壓：DC24V

輸出形式：RS485數字信號

液位測量：可同時測量油位和油水界面高度

分辨率：0．O1％FS

溫度測量：可測1—3點溫度，點數及位置由

用戶確定

測量精度：O．5℃

通信速率：9600bit／s

測桿材料：不銹鋼1Crl8Ni9Ti(隔爆型)

防護等級：IP65

      對于非數字式的磁致伸縮傳感器，輸出的是0—5V，0—1OV或4—20mA等模擬信號，需要經過A／D轉換才能由計算機接收處理，其它與數字式傳感器相同。

2．3 應用要求

      KYDM數字輸出液位傳感器輸出16進制的ASC11碼、二進制碼或格雷碼，可方便地與計算機連接組成液位監控系統，實現多臺傳感器的實時數據采集、顯示、報警及自動監測和控制。配套的數據采集及顯示軟件程序包，直接讀取KYDM數字輸出磁致伸縮液位傳感器的液面、界面和溫度數據。

3 油庫監控系統

      我段機車燃油庫含兩個臥式儲油罐，油罐直徑(深度)4500mm，長度175m，總儲量500m3。

3．1 系統構成

      油庫監控系統的主要構成為：工控計算機(LPC)，PCI-COM通訊卡，數字式磁致伸縮液位傳感器，RS485／232轉換器及其它輔助器材.因RS485串行信號可長距離傳輸，而計算機可接收RS232信號，數字傳感器輸出的RS485信號經傳輸電纜到達計算機后由RS485／232轉換器進行信號轉換。本系統配置的計算機需要兩個RS232口,采用PCI-COM通訊卡實現。軟件配置為：Windows2000，BT6000組態軟件，KYDM數據采集軟件，監測數據處理程序，以及油罐容積表數據庫。磁致伸縮液位傳感器被固定在油罐口的上，傳感器的測桿和浮球從油罐頂部伸入油罐體內。并配上一個防護罩保護傳感器的電子倉不受雨淋和陽光爆曬.系統功能：可測量油罐油位和3點溫度，設定密度，體積和質量計算、積算，進出油量統計，數據記錄和儲存，報警顯示和歷史數據查詢，統計報表打印等。根據實際需求，本系統及傳感器未設油 水界面測量。    

3.2測量與計算 

      油位測量：由液位傳感器直接測得。本傳感器精度比較高，為與油罐容積表對應，實際測量精度為毫米。油溫測量：油溫測量在整個傳感器測量范圍內按一定規律設3個測量點，可同時測得3點溫度。按照部、局有關管理規定，根據實際液位的不同，應取1點溫度(液位≤3000mm)或在規定位置取3點溫度(液位>3000mm)的計算值作為油液溫度。油液溫度用于標準密度的計算。油液密度：在油量計算的幾個要素中，由油液密度和容積可計算油液的質量。油液密度也可以進行自動測量。由于暫時沒有合適的密度傳感器，本系統沒有密度自動測量功能，但配置上已有今后增加該功能的考慮。目前的密度值由人工輸入。油量計算：根據所測油位，經油罐容積表轉換成容積數據。油罐容積表是一個數據庫，記載每一液位(一)所對應的容積(d )數，它是根據油罐幾何形狀計算或經實際計量得出的一組數據。液位數據轉換為容積數后，由容積、密度計算質量。

4 使用情況及結論

      本監控系統可長期連續運行，按一定時間周期自動定時測量和計算油庫油量，并保存測量數據。我段操作者根據實際情況，在有進出油量變化的時間內開機使用。操作者可隨時在屏幕上看到液位、溫度、儲油量(容積和質量)等各種當前數據并可查詢歷史數據，油量隨時間的變化可以曲線方式示.根據設定的油位安全高度和安全溫度，儲油超過安全高度或油溫超過安全值，系統會給出報警顯示。油庫儲油罐監控裝置的開發應用，提高了裝備的自動化水平，提高了測量精度，減輕了勞動強度，受到使用者的歡迎。