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浮子液位計(jì)的構(gòu)造及故障處理

發(fā)布時(shí)間:2021-05-23 02:15:01??點(diǎn)擊次數(shù):2632次

前言
工業(yè)液位測量儀表類型眾多形式各異,有復(fù)雜的高科技儀表也有構(gòu)造簡單的機(jī)械儀表。長期以來受生產(chǎn)廠商的誤導(dǎo),使用者常常存在認(rèn)識(shí)誤區(qū),認(rèn)為高科技的儀表就要比簡單的儀表性能優(yōu)越,導(dǎo)致在液位儀表選型中一味的使用價(jià)格昂貴的儀表但實(shí)際效果并不理想,甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如結(jié)構(gòu)簡單的機(jī)械儀表,因此我們要根據(jù)實(shí)際的使用條件來合理選擇液位儀表。
 
液位儀表的分類
工業(yè)現(xiàn)場使用的液位儀表根據(jù)不同的測量機(jī)理主要分為:液面法(雷達(dá)、超聲波)、靜壓法(壓力/差壓傳感器)、介電常數(shù)法(射頻導(dǎo)納、電容、音叉)、變浮力法(浮筒)和恒浮力法(浮球、浮筒、浮盤、磁致伸縮、伺服)五大類。每一類都會(huì)衍生出多種測量儀表,針對(duì)不同的工藝環(huán)境而使用,實(shí)際使用中*直觀*簡單的液位儀表是浮子液位計(jì)。浮子液位計(jì)的本體能夠在現(xiàn)場直觀醒目的顯示出真實(shí)的液位,外部安裝遠(yuǎn)傳信號(hào)處理器就可實(shí)現(xiàn)液位遠(yuǎn)傳功能。
 
浮子液位計(jì)測量原理
浮子液位計(jì)是基于恒浮力原理制成的液位檢測儀表,其核心部件是一個(gè)內(nèi)部中空的不銹鋼金屬浮子?;诓煌囊后w密度廠家制造出高度不同的浮子,保證浮子在液體中能夠剛剛飄浮露出上部的圓弧形頂部空間,始終保證浮子漂浮在液面之上,這樣介質(zhì)的液位變化就會(huì)引起浮子的高度變化,只要檢測出浮子的高度就可知介質(zhì)的液位。
 
實(shí)際使用中的液體介質(zhì)密度會(huì)隨著物料組分和溫度變化出現(xiàn)一些偏差,偏離正常的理論密度。由于浮子在液面上有一個(gè)弧形的頂部空間作為緩沖,液體密度較小偏離正常值,浮子所受浮力有輕微的變化,重新進(jìn)行力的平衡,浮子露出液面的高度會(huì)有小幅度的變化,只要滿足浮子不全部淹沒于液面以下,浮子就能真實(shí)的反映出液體的液面高度。
 
由于浮子具有一定的介質(zhì)密度變化自適應(yīng)的特點(diǎn),因此其浮子的高度真實(shí)的表征了液體的高度,在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用非常普遍。
 
浮子液位計(jì)的構(gòu)造
浮子高度的檢測是通過磁性傳導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)的,根據(jù)液位計(jì)磁性材質(zhì)所在位置的不同,浮子液位計(jì)分為內(nèi)裝式液位計(jì)和外裝式液位計(jì)兩種類型。
 
現(xiàn)場使用的浮子液位計(jì)如圖:
 
內(nèi)裝式浮子液位計(jì)
內(nèi)裝式浮子液位計(jì),本身不設(shè)置測量筒,浮子直接安裝于液體的容器中,適用于被測液體無壓力的開口容器或微壓的密封儲(chǔ)罐的液位測量,如:零位罐、地下池的液位檢測。浮子液位計(jì)從這些容器池的上部安裝,因此內(nèi)裝式浮子液位計(jì)也叫頂裝式浮子液位計(jì)。
 
浮子直接安裝于液體的容器中,浮子的高度始終在地面以下,人員無法觀察浮子的高度。浮子本身不帶有磁性,其頂端固定一細(xì)長的金屬傳導(dǎo)桿,傳導(dǎo)桿伸入地面以上的保護(hù)筒中,傳導(dǎo)桿的頂端安裝一磁性的金屬小球,當(dāng)?shù)投说臏y量浮子在液面*低時(shí),傳導(dǎo)桿頂部的磁性浮球正處于外部護(hù)套筒的*低端。在護(hù)套筒外表面安裝就地指示的紅白磁性轉(zhuǎn)珠面板,磁珠受導(dǎo)桿頂部的磁球磁性影響反轉(zhuǎn)而出現(xiàn)顏色變化,由此能夠指示出浮子的高度即液體的液位高度。
 
為防止液體的晃動(dòng)對(duì)浮子產(chǎn)生橫向的沖擊波動(dòng),內(nèi)裝式浮子液位計(jì)在安裝法蘭處設(shè)有一個(gè)縮徑的限位孔,廠家提供帶有消波的鏤空金屬筒已減輕浮子在容器中的橫向波動(dòng)性,用戶根據(jù)現(xiàn)場情況而定。
 
外裝式浮子液位計(jì)
外裝式浮子液位計(jì),浮子不直接安裝于液體的容器中,通過一個(gè)連通器的測量筒與容器的側(cè)壁相連。因此也叫做側(cè)裝式浮子液位計(jì),主要用于地面以上的儲(chǔ)罐、臥罐、塔器的液位測量。
 
外裝式浮子液位計(jì)的浮子安裝在測量筒中,測量筒的外部安裝有現(xiàn)場指示的紅白磁珠面板,人員觀察方便,因此測量筒中的浮子不用另設(shè)傳導(dǎo)桿,浮子上部圓弧金屬筒中內(nèi)置磁鐵,浮子的高度通過磁性傳導(dǎo)到外面的面板磁珠上,從而能夠指示出液體的高度。
 
浮子液位計(jì)內(nèi)浮子的結(jié)構(gòu)如下圖所示:
 
遠(yuǎn)傳測量變送器
如果浮子液位計(jì)的液位信號(hào)需要遠(yuǎn)傳到控制室顯示,那么只需在浮子液位計(jì)面板的側(cè)面安裝遠(yuǎn)傳測量桿即可實(shí)現(xiàn),內(nèi)裝式和外裝式浮子液位計(jì)的遠(yuǎn)傳測量桿的型號(hào)和安裝位置相同。
 
遠(yuǎn)傳測量桿也叫磁浮子變送器,其通過一個(gè)與測量筒同樣長的電路板,線性的把浮子的變化轉(zhuǎn)換為電阻值,然后經(jīng)過變送器電路板進(jìn)行處理輸出4—20mA信號(hào)。
 
電阻測量電路板安裝在一個(gè)不銹鋼的護(hù)套管內(nèi),電路板由相同阻值的電阻串聯(lián)而成,每個(gè)電阻的末端與電路板電源進(jìn)線間并聯(lián)一個(gè)干簧管,干簧管內(nèi)部有一個(gè)對(duì)磁性敏感的小觸點(diǎn),遇到磁浮子的磁性時(shí)觸點(diǎn)吸合,此干簧管以下的所有電阻被短路,電路板的電阻值變小使變送器輸出電流變大。磁浮子上升或下降后干簧管的觸點(diǎn)在釋放,此點(diǎn)的電阻恢復(fù)功能。
 
下圖為浮子液位計(jì)的遠(yuǎn)傳測量桿
 
安裝注意事項(xiàng)
內(nèi)裝式浮子液位計(jì)
為防止被測液體的晃動(dòng)對(duì)浮子產(chǎn)生橫向的沖擊波動(dòng),內(nèi)裝式浮子液位計(jì)在安裝法蘭處設(shè)有一個(gè)縮徑的限位孔,但這樣的措施只能適應(yīng)液體輕微晃動(dòng)的情況。
現(xiàn)場安裝內(nèi)裝式浮子液位計(jì)要遠(yuǎn)離容器的液體進(jìn)出口,選擇液體波動(dòng)*小的角落安裝。廠家提供帶有消波的鏤空金屬筒已減輕浮子在容器中的橫向波動(dòng)性,用戶可根據(jù)現(xiàn)場情況選用。
 
內(nèi)裝浮子結(jié)構(gòu)如圖所示:
 
外裝式浮子液位計(jì)
外裝式浮子液位計(jì)的測量筒是一個(gè)與容器側(cè)壁連接的連通器,為保證使用安全和維修方便,外裝式浮子液位計(jì)與容器之間的上下連接管應(yīng)安裝手閥,浮子液位計(jì)測量筒下部應(yīng)該安裝安全可靠的排污泄壓閥。
外裝式浮子液位計(jì)測量筒中的被測液體裸露在容器外部,若是易冷凝結(jié)晶的物質(zhì),則需在測量筒外部進(jìn)行伴熱保溫措施。
 
遠(yuǎn)傳變送器的安裝
浮子液位計(jì)遠(yuǎn)傳測量桿的安裝要把測量桿內(nèi)干簧管的位置緊貼測量筒的內(nèi)側(cè),遠(yuǎn)傳桿的固定要使用不導(dǎo)磁的金屬卡,嚴(yán)禁使用鐵絲等易導(dǎo)磁的金屬物固定,特別是有保溫措施的外裝式浮子液位計(jì)防止保溫材料用鐵絲固定。
 
常見故障及處理
浮子液位計(jì)在使用中會(huì)出現(xiàn)一些故障,主要表現(xiàn)為液位不變化、液位突變、面板指示不準(zhǔn),遠(yuǎn)傳與現(xiàn)場指示不一致等故障。從磁浮子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,可把上述故障細(xì)分為以下四部分。
 
一、臟污
浮子外表附著污物是浮子液位計(jì)故障的*主要原因。
外裝式浮子液位計(jì)
浮子本身帶有磁性,長期使用中液體中的雜質(zhì)會(huì)逐漸吸附到浮子外表特別是帶有磁性的外表面,導(dǎo)致浮子外表畸形變大,在測量筒中空間減小,與測量筒內(nèi)壁摩擦力變大,出現(xiàn)浮子卡澀現(xiàn)象,情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)卡在測量筒中,致使浮子液位計(jì)的液位不變化或間歇性的液位突變。
磁浮子磁性外表面處吸附的污物減弱了磁性,浮子外部面板磁珠和遠(yuǎn)傳測量桿所受到磁性減弱致使顯示不準(zhǔn),嚴(yán)重時(shí)無法感受磁性而失靈。
測量筒中的液體長期處于不流動(dòng)的狀態(tài),液體變質(zhì)污物沉淀增多,加重了磁性浮子外表面和測量筒內(nèi)壁的臟污程度,使磁性浮子上下浮動(dòng)的摩擦力變大,而出現(xiàn)間歇性畫直線的故障現(xiàn)象。
內(nèi)裝式浮子液位計(jì)
雖然測量浮子本身不帶磁性,但長期處于液體中,浮子表面也會(huì)吸附一些雜質(zhì),特別是被測介質(zhì)為污水、污油等臟污液體時(shí),浮子吸附污物的現(xiàn)象很嚴(yán)重。
污物的清理
對(duì)待臟污引起的浮子液位計(jì)故障的處理沒有根除的法子,只能人工拆卸清洗。外裝式浮子液位計(jì)要把儀表前方的手閥關(guān)閉排污泄壓后從測量筒下方的密封法蘭處拆卸,取出浮子用抹布和清水清洗,內(nèi)浮子液位計(jì)需要把儀表拆卸放倒對(duì)浮子污物進(jìn)行清除。
 
二、面板故障
現(xiàn)場使用的浮子液位計(jì)常常會(huì)出現(xiàn)面板的磁珠指示不準(zhǔn)確,液位指示不連續(xù),代表液位的紅色磁珠中有白色顯示,空液位的白色磁珠中有一部分是紅色液位指示,情況糟糕的時(shí)候紅白磁珠雜亂不堪。
故障分析:面板使用過久,有的磁珠出現(xiàn)消磁現(xiàn)象,磁珠之間有贓物卡澀,測量筒中的磁球磁性消弱,浮子上升下降太快(卡澀時(shí))面板來不及反應(yīng)。
處理:用一塊小磁鐵或帶有磁性的螺絲刀先確定測量筒內(nèi)磁浮子的高度位置,然后在浮子處向下緩慢畫過面板的磁珠讓其磁珠全部變?yōu)榧t色,對(duì)于磁浮子上方的磁珠處理方法也是如此,讓其全部變?yōu)榘咨?。如果無法消除檢查面板之間磁珠有無卡澀、變形現(xiàn)象并進(jìn)行處理,若仍無法解決則需更換面板。
現(xiàn)場安裝的外裝式浮子液位計(jì)面板顯示不準(zhǔn)
 
三、安裝問題
內(nèi)裝式浮子液位計(jì)的安裝一定要做到垂直,否則金屬傳導(dǎo)桿與限位孔的摩擦力變大會(huì)出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象引起液位顯示不準(zhǔn)。內(nèi)裝式浮子液位計(jì)在液體容器內(nèi)晃動(dòng)嚴(yán)重則需更換安裝地點(diǎn)或加防波管。
外裝式浮子液位計(jì)的蒸汽伴熱不能緊靠測量筒及面板和遠(yuǎn)傳測量桿,伴熱線、保溫材料、面板及測量桿不能使用導(dǎo)磁的鐵絲固定。
 
四、遠(yuǎn)傳測量桿
遠(yuǎn)傳測量桿安裝不當(dāng)或出現(xiàn)故障會(huì)造成遠(yuǎn)傳信號(hào)與現(xiàn)場面板指示不一致甚至失靈故障。測量桿內(nèi)的干簧管在長期的使用中,頻繁的吸合和釋放其出現(xiàn)觸點(diǎn)接觸不良或損壞的情況而失去通斷電阻的能力。若測量桿內(nèi)干簧管的觸點(diǎn)沒有緊貼測量筒,磁浮子的磁性對(duì)于干簧管的吸力變?nèi)跎踔潦プ饔脮?huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)傳失靈。
 
下圖為測量桿內(nèi)部干簧管的電路
 
浮子液位計(jì)遠(yuǎn)傳校準(zhǔn)
浮子液位計(jì)遠(yuǎn)傳變送器電路板內(nèi)設(shè)有零點(diǎn)、滿度調(diào)整旋鈕,長期的使用中會(huì)出現(xiàn)零飄的現(xiàn)象而使零點(diǎn)飄逸,此時(shí)要進(jìn)行調(diào)整。遠(yuǎn)傳變送器的零點(diǎn)、滿度校準(zhǔn)簡單,可在不拆卸儀表的情況下在線校準(zhǔn)。
校準(zhǔn)之前*先讓磁浮子處于液位*低處,外裝式浮子液位計(jì)只要切出前方手閥、排污泄壓后即可實(shí)現(xiàn),內(nèi)裝式浮子液位計(jì)可以使用人工調(diào)整傳導(dǎo)桿到*低處的方法來實(shí)現(xiàn),也可在工藝液位為零是進(jìn)行。
 
磁浮子遠(yuǎn)傳變送器電路板校準(zhǔn)旋鈕如圖所示:
 
零點(diǎn)校準(zhǔn)
確認(rèn)浮子處于*低時(shí),調(diào)整變送器的零點(diǎn)旋鈕,使其輸出電流為4mA。
 
量程校準(zhǔn)
用一個(gè)磁鐵放置于液位計(jì)的*高液位處,調(diào)整變送器的旋鈕,使其輸出電流為20nA。
 
零點(diǎn)、滿度確認(rèn)
確認(rèn)調(diào)整:拿掉磁鐵看變送器的輸出是否為4mA,若不是在調(diào)整,然后在放置磁鐵在*高處觀察變送器的輸出為20mA,直到準(zhǔn)確為止。
 
線性度及中間壞點(diǎn)檢測
用磁鐵貼著測量桿緩慢的沿著磁浮子的測量筒從下向上滑動(dòng),觀察變送器輸出的電流變化是否均勻,有無跳變現(xiàn)象。如有電流突變,在此處做好標(biāo)記,上下測試幾次確認(rèn),然后拆卸測量桿的電路板查看此處的干簧管是否損壞,并處理。
 
維護(hù)改進(jìn)
外裝式浮子液位計(jì)在實(shí)際清污中,對(duì)于現(xiàn)場安裝環(huán)境惡劣險(xiǎn)峻不易拆卸的情況下,進(jìn)行維護(hù)改進(jìn)。利用測量筒上部的排氣絲堵,引進(jìn)蒸汽和清水管線,可以在不拆卸磁浮子的情況下進(jìn)行一定程度的除污清洗。
 
操作方法:關(guān)閉浮子液位計(jì)前方的上下手閥,開啟排污閥,開啟清水蒸汽注入閥,讓較高壓力的清水或蒸汽沖洗測量筒內(nèi)部的磁浮子,多沖洗幾遍即可清洗干凈。然后在把浮子液位計(jì)復(fù)原。
缺點(diǎn):高溫高壓蒸汽對(duì)于磁浮子的磁性有消磁影響,會(huì)加速磁浮子的磁性消減,清洗時(shí)應(yīng)盡量減小蒸汽吹掃時(shí)間。
 
總結(jié)
浮子液位計(jì)是一種結(jié)構(gòu)簡單可信度高的液位檢測儀表,在生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。浮子液位計(jì)故障的*主要原因就是浮子外表附著介質(zhì)中的雜質(zhì),而致使浮子卡澀,上下浮動(dòng)性變差。因此使用中儀表人員要定期對(duì)浮子進(jìn)行除污清洗維護(hù)工作,盡量減少液位計(jì)的故障率,使其處于*佳運(yùn)行狀態(tài)。

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