關(guān)于浮球式液位計(jì)兩種實(shí)用的檢定方法研究與探討

 
本文概述：從液位計(jì)的測量原理、分類出發(fā)，詳細(xì)論述了液面型及界面型浮球式液位計(jì)的檢定方法及注意事項(xiàng)。重點(diǎn)闡述了液面型液位計(jì)與被測介質(zhì)密度差異的修正以及用水做檢定介質(zhì)時(shí)水的密度與被測介質(zhì)密度差異的修正。
　　
一、液位計(jì)檢定工作的意義
　　液體生產(chǎn)原料及產(chǎn)成品的液位測量對于工業(yè)生產(chǎn)而言，是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)。在每一個(gè)涉及到液體工業(yè)原料的現(xiàn)場，我們都會(huì)看到大量的液位計(jì)及界面計(jì)在使用。所有這些液位測量及控制系統(tǒng)，我們這里統(tǒng)稱為液位計(jì)。其對于維持生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)中還是使用在保證安全的緊急關(guān)斷系統(tǒng)中，都起著極其重要的作用。生產(chǎn)中要讓液位計(jì)始終處于一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，才能保證生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行，這是企業(yè)zui終生產(chǎn)出產(chǎn)品的基礎(chǔ)，同時(shí)也是保證安全生產(chǎn)的重要因素。因此，液位計(jì)的檢定和日常維護(hù)工作就顯得尤為重要。只有保證了液位計(jì)的準(zhǔn)確可靠才能保證其在工程中的使用并發(fā)揮其重要作用。
　　
二、浮力式液位計(jì)原理及種類
　　根據(jù)阿基米德定律，當(dāng)一個(gè)物體放在液體中時(shí)，液體對它有一個(gè)向上的浮力。浮力的大小等于物體排開液體的重量，浮力式液位計(jì)工作原理正是基于此。按照工作原理分類，液位計(jì)可分為：直讀式(玻璃管、磁翻板液位計(jì))、浮力式(浮球液位計(jì))、靜壓式(單法蘭液位變送器等)、電磁式、超聲波式和輻射式等。浮力式液位計(jì)又分為恒浮力式液位計(jì)（如浮球式液位計(jì)）和變浮力式液位計(jì)。本文探討的是用于石油工業(yè)中zui多的恒浮力式液位計(jì)的檢定方法。在工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要測量容器內(nèi)的固體料位、液體液位和兩種不相混合物料的分界界面位置，我們把這種測量統(tǒng)稱為物位測量。相應(yīng)的把測量固體料位的儀表稱料位計(jì)，測量液位的儀表稱液面型液位計(jì)，測量分界面位置的儀表稱界面型液位計(jì)。
　　
三、液面型液位計(jì)的檢定方法探討
　　1.液位計(jì)的安裝要求
　　1.1 液位計(jì)數(shù)據(jù)參數(shù)的核實(shí)
　　液位計(jì)安裝前必須與數(shù)據(jù)表（設(shè)計(jì)要求）核實(shí)各項(xiàng)參數(shù)。zui主要的檢查項(xiàng)目包括：位號(hào)、量程、準(zhǔn)確度等級、被測介質(zhì)密度、輸出信號(hào)類型（石油工業(yè)中大多為4～20mA輸出，本文僅以此輸出信號(hào)為例）、被測介質(zhì)的溫度和壓力等。
　　1.2傳感器零位的位置確定
　　石油工業(yè)中的液位計(jì)量程的確定是以罐體zui底部為基準(zhǔn)來確定的，如200～1200mm。這里的200mm是指液位計(jì)外筒與罐體連接的下法蘭（以下簡稱下法蘭，液位計(jì)外筒與罐體連接的上法蘭簡稱上法蘭）水平中心線距離罐底的距離。當(dāng)我們將安裝后必須檢查傳感器零位是否距離罐底部200mm，即零位應(yīng)與下法蘭中心在同一水平線上。這一點(diǎn)非常重要。
　　1.3 變送器測量范圍的確定
　　變送器的測量范圍即內(nèi)部參數(shù)的數(shù)值。變送器的測量范圍下限一般為0mm，上限為液位計(jì)上下兩法蘭之間的距離。如液位計(jì)量程為200～1200mm，那么變送器的測量范圍應(yīng)設(shè)定下限LRV為Omm，上限URV為1000mm。這里大家應(yīng)注意變送器的測量范圍與液位計(jì)量程不是一個(gè)概念。如變送器帶液晶顯示，當(dāng)液位到達(dá)下法蘭時(shí)，我們?nèi)绾问挂壕э@示為200mm輸出為4mA呢？大多數(shù)廠家在菜單里都有此功能，以K—TEK生產(chǎn)的液位計(jì)為例，其菜單里有液位計(jì)偏移量的設(shè)定，我們可以將此數(shù)值改為200。如果此項(xiàng)小數(shù)點(diǎn)前只有兩位，那么可以先將單位改成cm，將液位計(jì)偏移量改為20，然后再將單位改成mm即可。
　　1.4 浮球磁性點(diǎn)位置的確認(rèn)
浮球磁性點(diǎn)位置的確認(rèn)非常重要，對于檢定工作也非常關(guān)鍵，目前也沒有相關(guān)文獻(xiàn)提出非常好的辦法。為此這里提出幾個(gè)方法與各位共同探討。
方法一：由于浮球在工作時(shí)一直浮在介質(zhì)中上下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)阿基米德定律，可以用電子秤測量得到浮子質(zhì)量，接下來對浮球排開介質(zhì)的體積V建立數(shù)學(xué)模型。用游標(biāo)卡尺測量出球半徑，即可求出為浮球磁性點(diǎn)到浮球底部的實(shí)際高度h。由于浮球上是一圈磁性帶，很難測出其磁性點(diǎn)。可以根據(jù)廠家給出的數(shù)據(jù)h’來與h比較，那么就會(huì)得到一個(gè)差值△h。這個(gè)值我們作為修正的一個(gè)分量。
方法二：由于我們的石油工業(yè)中用到的液位計(jì)其測量的介質(zhì)密度一般在（0.8～1.0）×103kg/m3范圍內(nèi)，因此我們可以用0.8×103kg/m3密度的酒精來配制合適密度的混合溶液：溶液配比完成后，為了驗(yàn)證混合溶液是否為我們需要的密度的液體，可用相應(yīng)準(zhǔn)確度等級的密度計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。然后將浮球放入盛有標(biāo)準(zhǔn)液體的量筒中，實(shí)驗(yàn)得出矗。理論上磁性點(diǎn)應(yīng)該與液面重合，實(shí)際有可能存在差異，因此需要進(jìn)行修正差值△h。
　　1.5 浮球安裝就位
　　傳感器、變送器、浮球等原件確認(rèn)完成后，將浮球裝入液位計(jì)外筒。由于浮球與被測介質(zhì)密度的差異而產(chǎn)生的高差修正，這里介紹兩個(gè)方法：方法一：將變送器的量程由原來的LRV、uRV改為LRV+△h、URV+△h。將偏移量減去△h即可。方法二：將傳感器上移△h。方法一較方法二，簡單方便，工作量小。
　　2.檢定實(shí)例
　　現(xiàn)有一浮球液位計(jì)被測介質(zhì)密度為O.85×103kg/m3，輸出信號(hào)為4～20mA。測量范圍200～1200mm，準(zhǔn)確度等級0.25級。廠家提供的h’為172mm。檢定如下：
　　2.1 核對儀表信息參數(shù)無誤。
　　2.2 將傳感器零點(diǎn)與下法蘭中心線對齊。
　　2.3 用酒精和水配制好0.85×103kg/m3密度的標(biāo)準(zhǔn)液體。根據(jù)廠家提供的h’在浮球上標(biāo)注出其位置，然后用游標(biāo)卡尺向浮子底部標(biāo)注出刻度，便于讀數(shù)。把浮球放入配制好的標(biāo)準(zhǔn)液體中讀出h為170mm，那么△h為2mm。
　　2.4 變送器量程設(shè)置。4mA輸出點(diǎn)，LRV=2mm；20mA輸出點(diǎn)，URV=1200一200+2=1002mm。
　　2.5 安裝好浮球。
　　2.6 用配置好的0.85×103kg/m3密度的標(biāo)準(zhǔn)液體進(jìn)行檢定。檢定點(diǎn)分5點(diǎn)：200，450，700，950，1200mm。輸出分別為4，8，12，16，20mA。誤差不超過±0.04mA為合格。過±0.04mA為合格。
　　2.7 也可以用潔凈的水作為檢定介質(zhì)。但是需要知道由于水的密度與被測介質(zhì)的密度差引起的高差。具體做法是將浮球放入盛有潔凈水的量筒中讀出其高度值hw，由于水與被測介質(zhì)密度差引起的高差值△h’=h-hw，則檢定點(diǎn)就變成了：200mm-△h’、450mm-△h’、700mm-△h’、950mm-△h’、1200mm-△h’。輸出分別為4，8，12，16，20mA。誤差不超過±0.04mA為合格。
　
　四、結(jié)論與認(rèn)識(shí)
綜上所述，本文提及的浮球式液面型液位計(jì)的檢定方法是較為全面且符合實(shí)際的。其用途也是非常突出的，尤其是在維持生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)中以及使用在保證安全的緊急關(guān)斷系統(tǒng)中均能發(fā)揮其重要作用。
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