磁致伸縮液位計是一種高精度、非接觸式(浮子接觸但傳感器無機械磨損)的液位測量儀表,廣泛應用于石油、化工、電力、水處理及儲運等行業,用于連續測量儲罐、反應釜或管道中液體的液位、界面(如油水界面)甚至溫度。其核心原理基于磁致伸縮效應和時間測量技術,具有穩定性好、重復性高、壽命長等優點。
磁致伸縮液位計支持多種輸出信號(如4–20 mA、HART、RS-485、Modbus等),部分型號集成多點溫度傳感器,實現液位與溫度同步監測。其結構為全封閉設計,無可動部件(除浮子外),抗振動、耐腐蝕,適用于高溫、高壓、易燃易爆等嚴苛環境(可選本安或隔爆認證)。此外,它還能同時測量兩種不相溶液體的界面位置,只需使用雙浮子結構。
1、探測桿(波導管)
材料:通常由具有磁致伸縮特性的特殊材料制成,如鐵鈷合金等。這種材料在外加磁場作用下會發生長度變化,即磁致伸縮效應,是液位計實現高精度測量的關鍵。
功能:作為信號傳播的媒介,波導管貫穿整個測量行程。當電子單元產生的電流脈沖沿波導管傳播時,會在其周圍產生一個環形磁場。
特點:波導管需要堅固、耐腐蝕,以適應各種惡劣的工業環境。同時,其長度根據測量范圍確定,可滿足不同量程的測量需求。
2、浮子
材料:浮子通常由不銹鋼、哈氏合金、PP、PVDF等材料制成,具體選擇取決于被測介質的性質。
結構:浮子內部嵌有環形永9磁鐵,其密度設計使其能漂浮在待測液體的表面。對于需要測量不同液體之間界面位置的情況,可以制作成不同密度的浮子。
功能:浮子隨液位變化沿波導管上下移動。當電流脈沖產生的環形磁場與浮子中永9磁鐵的軸向磁場相遇時,會在波導管上產生一個瞬時扭轉應變,從而觸發信號的返回。
特點:浮子的外徑略大于過程連接口徑,以確保其能自由移動且不會脫落。同時,浮子的設計需要考慮介質密度、粘度等因素,以確保測量的準確性。
3、電子單元(變送器)
組成:電子單元是磁致伸縮液位計的核心控制部分,包含脈沖發生器、信號接收電路、信號處理單元以及輸出電路等。
功能:
脈沖發生器定時向波導管發送短時電流脈沖,這個電流脈沖沿波導管傳播時會在其周圍產生一個環形磁場。
信號接收電路檢測返回的應變波(扭轉波),并將其轉換成電信號。
信號處理單元對接收到的電信號進行處理,通過測量電流脈沖發出到應變波返回的時間差,精確計算出浮子的位置,即液面的位置。
輸出電路將處理后的液位信號轉換為標準工業信號(如4-20mA、RS485等)輸出,以便與上位機或其他控制系統進行通信。
特點:電子單元采用先進的信號處理技術,如時間數字轉換(TDC)等,以實現高精度的時間測量和液位計算。同時,電子單元還具備自診斷、預測性維護等功能,提高了儀表的可靠性和使用壽命。
4、外殼
材料:外殼通常采用不銹鋼等耐腐蝕材料制成,以保護內部組件免受惡劣環境的侵蝕。
功能:外殼為液位計提供機械保護,防止其受到外力沖擊或振動的影響。同時,外殼還具備防水、防塵等功能,以確保儀表在惡劣環境下的正常工作。
特點:外殼的設計需要考慮安裝方式和防護等級等因素,以滿足不同應用場景的需求。例如,在易燃易爆場所使用的液位計需要具備防爆功能,其外殼需要滿足相應的防爆標準。
