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)換成電流信號輸出，從而建立起輸出電信號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，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确橇鲃有缘慕橘|(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)流動性較大，會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，以防探頭擺動而影響測量精度。

 

接線方式：接供電電源時應(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?，只要能防止水、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。通常是每隔一個月（或兩個月）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，變送器即可宣布報廢。清洗變送器膜片的時候，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，因安裝深度會有一定的變動，必須再次參照即時水位標(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間工作之后由于外界因素以及感壓膜片長時間受壓會導(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)信號輸出異常，應(yīng)及時關(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、儲存時應(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過載范圍的過載會導(dǎo)致變送器損壞，損壞也會導(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）變送器信號輸出不穩(wěn)定