工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 液位變送器工作原理

液位變送器是對壓力變送器技術(shù)的延伸和發(fā)展，根據(jù)不同比重的液體在不同高度所產(chǎn)生壓力成線性關(guān)系的原理，實(shí)現(xiàn)對水、油及糊狀物的體積、液高、重量的準(zhǔn)確測量和傳送。

變送器的測量元件是一個(gè)壓阻式傳感器。它利用半導(dǎo)體硅材料的壓阻效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)壓力與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。被測壓力作用到不銹鋼膜片上，通過不銹鋼膜片與敏感芯片之間注入的硅油，把壓力傳遞到敏感芯片上。敏感芯片通過導(dǎo)線與變送器專用放大電路連接。由于敏感芯片上的惠斯通電橋輸出的電信號(hào)與作用壓力有著良好的線性關(guān)系，所以可以實(shí)現(xiàn)對壓力的準(zhǔn)確測量。

液位變送器對液位測量的基本原理，就是把與液體深度成正比的液體靜壓力，通過變送器轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸出，從而建立起輸出電信號(hào)與液體深度的線性對應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對液位、即液體深度的測量，有如下公式：P=ρghS/S0。

 

由于在壓力測量過程中，S為與變送器直徑相等的水柱的橫截面積，S0為受力面積，即感壓膜片的面積。所以S＝S0，所以有：P=ρgh    式中：P為變送器在測量點(diǎn)受到的靜態(tài)壓強(qiáng)；ρ為液體的密度；g為重力加速度；h 為測量點(diǎn)至液面的深度，即液位深度。

以10米水深液位為例：水的密度為1.0×10³ ?/m³，重力加速度g取9.8N/?，那么在該點(diǎn)處的壓強(qiáng)為98kPa。

 

1.2 液位變送器應(yīng)用領(lǐng)域

 

采用微機(jī)械加工的高靈敏度硅壓阻壓力敏感元件作為水位計(jì)的核心測量元件，通過精密的溫度補(bǔ)償技術(shù)，水密封技術(shù)及專用導(dǎo)氣電纜保證了投入式水位計(jì)的測量穩(wěn)定、準(zhǔn)確。通過對接觸介質(zhì)的各種材料包括敏感元件、殼體、電纜、護(hù)管等材料的選擇、試驗(yàn)與設(shè)計(jì)，使得產(chǎn)品可以應(yīng)用于不同介質(zhì)工況的投入式或插入式液位測量中。液位變送器廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場液位測量與控制、城市供水及污水處理石油、化工、電廠、水文監(jiān)測、水庫、大壩、水電建設(shè)等領(lǐng)域的液位的測量與控制。

 

 

         二         

投入式液位變送器安裝及使用

 

3.1 變送器安裝方式

 

工業(yè)敞口容器安裝方式：在敞口的大型工業(yè)容器中測量液位時(shí)，把液位變送器直接投入到容器底部（距離底部有一定的距離），在容器開口處將電纜線（接線盒）進(jìn)行固定即可。

 

水井、水池、地?zé)崴确橇鲃?dòng)性的介質(zhì)中安裝：在測量液位不深的情況下，可以直接投入到介質(zhì)中，或?qū)⒆兯推鞴潭ㄔ谙鄳?yīng)高度的壁面支架上。在測量液位比較深的情況下，一般在將變送器投入過程中，先在電纜線上套上PVC護(hù)線管，防止在投入的過程中，由于電纜線與壁面摩擦使電纜線保護(hù)皮破裂導(dǎo)致進(jìn)水，進(jìn)而損壞變送器，造成不必要的損失。

 

江河、海水、水庫等流動(dòng)性較強(qiáng)的介質(zhì)中安裝：在這些工況中使用投入式液位變送器，由于介質(zhì)流動(dòng)性較大，會(huì)從一定程度上影響液位測量的精度，因此在安裝的過程中需要插入一根管徑合適的鋼管，管徑根據(jù)變送器最大外徑而定，并在鋼管的不同高度的管壁上開孔，使測量液體介質(zhì)可以流入管內(nèi)，類似模擬成深水井的安裝。另外為了防止變送器殼體與鋼管內(nèi)壁在投入的過程中因?yàn)榘l(fā)生碰撞而造成變送器損壞的情況，可以在變送器投入之前在殼體上纏繞或增套防護(hù)器材。如果介質(zhì)中含有泥沙以及雜物等可能會(huì)對變送器感壓膜片造成損壞的東西，可在變送器的感壓端根據(jù)泥沙顆粒度增加一層濾網(wǎng)來對泥沙、雜質(zhì)進(jìn)行過濾。在介質(zhì)流動(dòng)性較大，導(dǎo)氣電纜線很長的情況下，對探頭應(yīng)采用套筒將其固定，以防探頭擺動(dòng)而影響測量精度。

 

接線方式：接供電電源時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書接線說明進(jìn)行電氣連接，投入式液位變送器接地端子應(yīng)可靠接地，電源屏蔽線應(yīng)與其相連。

 

另外導(dǎo)氣管一定要做好防護(hù)，一般對導(dǎo)氣管的防護(hù)有三種措施。第一種方法是在高出測量液位1~2米處繞個(gè)彎，可以讓冷凝水留在彎道處。第二種方法是采用接線盒子（防水），內(nèi)置干燥劑，從而不會(huì)對變送器造成損壞。第三種就是將導(dǎo)氣管的裸露端固定在干燥的配電柜或者干燥的環(huán)境中?？傊灰芊乐顾?、水汽、冷凝水進(jìn)入導(dǎo)氣管的措施均能對變送器進(jìn)行有效的保護(hù)。

 

在正式投入運(yùn)行前，必須參照即時(shí)水位標(biāo)尺或者其它可知的有效參考值，對二次儀表的測量值進(jìn)行矯正，以確保采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

 

3.2 液位變送器維護(hù)保養(yǎng)

 

關(guān)于投入式的液位變送器的維護(hù)和保養(yǎng)這方面問題，首先我們知道人是要定期進(jìn)行體檢的，那么變送器也不例外，也要進(jìn)行定期檢查。通常是每隔一個(gè)月（或兩個(gè)月）取出來進(jìn)行清洗，但是注意在清洗的過程中，做好對感壓膜片的保護(hù)，感壓膜片一旦受損，變送器即可宣布報(bào)廢。清洗變送器膜片的時(shí)候，用無水乙醇對膜片進(jìn)行浸泡，然后用棉簽輕輕擦洗。最后再對變送器進(jìn)行氣密性檢查，如果氣密性檢查發(fā)現(xiàn)不好，那么很有可能是因?yàn)楦g破壞防護(hù)層、電纜線破皮、導(dǎo)氣管進(jìn)水等原因造成的。清洗完畢后將液位傳感器慢慢的放回鐵管中，感覺已放置鋼管的底部，然后對頂部的電纜進(jìn)行固定即可。在卸下清洗后重新安裝，因安裝深度會(huì)有一定的變動(dòng)，必須再次參照即時(shí)水位標(biāo)尺或者其它可知的有效參考值，對二次儀表的測量值進(jìn)行矯正，以確保采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

 

眾所周知，根據(jù)壓阻原理制作的變送器長時(shí)間工作之后由于外界因素以及感壓膜片長時(shí)間受壓會(huì)導(dǎo)致變送器發(fā)生漂移，那么對變送器重新進(jìn)行校驗(yàn)標(biāo)定是非常有必要的。

 

3.3 其它注意事項(xiàng)：

 

變送器如果在使用中發(fā)現(xiàn)信號(hào)輸出異常，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉電源，停止使用，并對變送器進(jìn)行檢查或者與我公司售后服務(wù)部進(jìn)行聯(lián)系。另外液位變送器在運(yùn)輸、儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)該做好保護(hù)措施，存放在干燥陰涼通風(fēng)的地方。

 

3.4 液位變送器簡易故障解決辦法：

 

（1）變送器無輸出

 

首先應(yīng)該確認(rèn)的是變送器的電源是否接線正確，然后再測量變送器的供電是否是產(chǎn)品說明書上規(guī)定的直流供電電壓。如果是帶顯示儀表的，那么還應(yīng)該檢查儀表表頭是否損壞，如未損壞則將萬用表串聯(lián)到回路中，檢查電流是否正常，如果變送器跟儀表的電流都顯示正常，那么再檢查回路中的其他儀表。另外，如果液位變送器進(jìn)水，變送器損壞，不會(huì)有輸出。

 

（2）變送器輸出＞20mA

 

確認(rèn)實(shí)際量程是否超過液位變送器的所選量程，在允許過載的范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)輸出偏大。然后再確認(rèn)感壓膜片是否損壞，因?yàn)槌鲈试S過載范圍的過載會(huì)導(dǎo)致變送器損壞，損壞也會(huì)導(dǎo)致輸出偏大。

 

（3）變送器輸出＜4mA

 

傳感器在零位出現(xiàn)漂移，建議返廠重新標(biāo)定。

 

（4）變送器信號(hào)輸出不穩(wěn)定