磁致伸缩液位计是一种高精度、非接触式(浮子接触但传感器无机械磨损)的液位测量仪表,广泛应用于石油、化工、电力、水处理及储运等行业,用于连续测量储罐、反应釜或管道中液体的液位、界面(如油水界面)甚至温度。其核心原理基于磁致伸缩效应和时间测量技术,具有稳定性好、重复性高、寿命长等优点。
磁致伸缩液位计支持多种输出信号(如4–20 mA、HART、RS-485、Modbus等),部分型号集成多点温度传感器,实现液位与温度同步监测。其结构为全封闭设计,无可动部件(除浮子外),抗振动、耐腐蚀,适用于高温、高压、易燃易爆等严苛环境(可选本安或隔爆认证)。此外,它还能同时测量两种不相溶液体的界面位置,只需使用双浮子结构。
1、探测杆(波导管)
材料:通常由具有磁致伸缩特性的特殊材料制成,如铁钴合金等。这种材料在外加磁场作用下会发生长度变化,即磁致伸缩效应,是液位计实现高精度测量的关键。
功能:作为信号传播的媒介,波导管贯穿整个测量行程。当电子单元产生的电流脉冲沿波导管传播时,会在其周围产生一个环形磁场。
特点:波导管需要坚固、耐腐蚀,以适应各种恶劣的工业环境。同时,其长度根据测量范围确定,可满足不同量程的测量需求。
2、浮子
材料:浮子通常由不锈钢、哈氏合金、PP、PVDF等材料制成,具体选择取决于被测介质的性质。
结构:浮子内部嵌有环形永9磁铁,其密度设计使其能漂浮在待测液体的表面。对于需要测量不同液体之间界面位置的情况,可以制作成不同密度的浮子。
功能:浮子随液位变化沿波导管上下移动。当电流脉冲产生的环形磁场与浮子中永9磁铁的轴向磁场相遇时,会在波导管上产生一个瞬时扭转应变,从而触发信号的返回。
特点:浮子的外径略大于过程连接口径,以确保其能自由移动且不会脱落。同时,浮子的设计需要考虑介质密度、粘度等因素,以确保测量的准确性。
3、电子单元(变送器)
组成:电子单元是磁致伸缩液位计的核心控制部分,包含脉冲发生器、信号接收电路、信号处理单元以及输出电路等。
功能:
脉冲发生器定时向波导管发送短时电流脉冲,这个电流脉冲沿波导管传播时会在其周围产生一个环形磁场。
信号接收电路检测返回的应变波(扭转波),并将其转换成电信号。
信号处理单元对接收到的电信号进行处理,通过测量电流脉冲发出到应变波返回的时间差,精确计算出浮子的位置,即液面的位置。
输出电路将处理后的液位信号转换为标准工业信号(如4-20mA、RS485等)输出,以便与上位机或其他控制系统进行通信。
特点:电子单元采用先进的信号处理技术,如时间数字转换(TDC)等,以实现高精度的时间测量和液位计算。同时,电子单元还具备自诊断、预测性维护等功能,提高了仪表的可靠性和使用寿命。
4、外壳
材料:外壳通常采用不锈钢等耐腐蚀材料制成,以保护内部组件免受恶劣环境的侵蚀。
功能:外壳为液位计提供机械保护,防止其受到外力冲击或振动的影响。同时,外壳还具备防水、防尘等功能,以确保仪表在恶劣环境下的正常工作。
特点:外壳的设计需要考虑安装方式和防护等级等因素,以满足不同应用场景的需求。例如,在易燃易爆场所使用的液位计需要具备防爆功能,其外壳需要满足相应的防爆标准。
