磁致伸缩液位计的典型应用

　　一、前言

　　目前正在使用的液位测量方法足有10余种之多。尽管如此，液位的测量仍比其它参数的测量令用户头痛得多。无论是传统的机械式产品，还是今天流行的诸如超声波、雷达等电子式产品，都不能完全令用户满意。

　　在现有的工业过程模式中，对液位测量的目的无外乎两个：其一是计量，其二是监测控制。计量需要仪表能在不断变化的工业过程中连续满足用户高精度计量的需求，监测控制则要求现场仪表提供可靠和实际的信号输出，此外在某些应用场合，比如油水分离器，用户即希望测量整体油位，同时还要知道油水界面的位置来加以控制。

　　本文介绍的正是这样一种既可计量又可多变量测量的高精度液位计——磁致伸缩液位计的典型应用。

　　二、概述

　　“磁致伸缩”是一种物理现象，当两个磁场垂直相交时会产生波导扭曲，从而产生一个扭矩脉冲波，磁致伸缩液位计正是利用这种原理工作，它于上个世纪70年代在美国发明，经过二十多年的发展和推广，特别是过去10年在工业现场中的广泛应用，得到了用户的认可和称赞。它利用非接触的敏感元件进行测量，可靠耐用，安装容易，调试简单，免维护。可以这样说，磁致伸缩位测量技术的出现，很好地解决了高精度，高可靠性和多变量测量的难题。

　　经过多年的应用和实践，对比于其它液位仪表，磁致伸缩液位计有七大突出特点。

　　“多”—-多面手

　　一台磁致伸缩液位计，即能测量单一液面，界面，温度，又能多项功能同时测量。

　　“广”—-应用范围广

　　适用温度：-195～427℃，压力最大207bar，粘度最大1500cp，比重最低0.27S.G，界面比重差最小至0.03S.G，量程最大23米。

　　“高”—-高精度

　　测量精度：0.01%或0.05〞，重复精度：0.005%或0.015〞。

　　“低”—-低成本

　　一台液位计可以代替其它三台测量仪表，大幅度降低采购成本；模块化结构，不用储存备件，降低库存成本；免维护，减少维护人员，降低维护成本；安装调试轻松简单，降低安装和人工时间成本；测量精度高，提高渗漏监测能力，减少人为损失和浪费，降低产品成本；产品使用寿命长，无疑降低成本。

　　综上不难看出，与其它主要液位计相比，综合成本降低是磁致伸缩液位计的突出特点。

　　“易”——使用容易

　　产品智能化程序设计，操作轻松容易，简单快捷，调试不需要其他辅助设备，无须专业人员。

　　“免”——免维护

　　核心元件与介质不接触，产品模块化结构，智能化设计，无需定期维护和定期标定。

　　“短”——安装、标定时间短

　　安装，标定时间短，十几分钟完毕，对旧罐，即使装有介质，也无须清罐，不用停产，一次安装即可。

　　此外，磁致伸缩液位计提供多种通迅协议选择，可方便与DCS系统或PLC连接，磁致伸缩液位计可与外浮筒磁耦合液位指示器配套使用，实现“一站式”服务。

　　三、性能指标

　　该磁致伸缩液位计的主要性能指标 如下；

　　精度：0.01%或0.05〞

　　重复性：0.005%或0.015〞

　　非线性：0.01%或0.035〞

　　供电电压：13.5～36VDC

　　输出：4～20mA（可两路输出）

　　阻尼：0.1～36秒现场按钮调节

　　环境温度：-40～77℃

　　介质温度：-195～427℃

　　工作压力：最大207bar

　　测量范围：最大23米

　　通讯协议：HART，FF。，Honeywell DE协议可选

　　探头材质：标准316SS；Alloy20.HastelloyC-276.316LSS 带Teflon深层，卫生型探头可选。

　　认证：FM，CENELEC，CSA。隔爆和本安认证

　　防护等级：IP67.

　　四、应用范围

　　几乎适用工业过程中绝大多数液体介质的测量。广泛应用于工业过程，石油化工，电力，冶金，生化制药，食品加工，包括原油，成品油，LPG罐，化学品，各种溶剂，污水等介质。液位计的探杆可以由防腐蚀材料制成，用于测量腐蚀性介质，也可以选用卫生型探杆用于生化制药和食品加工场合。

　　磁致伸缩液位计可以同时测量液位，界面和温度，适用于不同行业，可以配上合适的硬件和软件组成一个完整的罐区液位监控系统，如化学品、成品油罐区的计量和监控系统。该液位计的典型安装方式如下图所示。

　　五、典型应用

　　1、油品计量与监控

　　日前在胜利油田推出了一个“原油储罐自动计量与网上查询系统”。该系统的重要构件即是可同时测量界面和油位的磁致伸缩液位计，在这个系统中的原油储罐高13.35m，直径10m；内部介质共有3层，下层为水，中间为油水混合层，上部为油；油的粘度200cp，在推出上述系统以前，曾经用过比较传统的方式来探测油水混合层的上下界面，即双法兰差压式液位变送器测界面，但因为安装麻烦，测量不准，维护量大，用户不能满意。后尝试用射频导纳变送器来检测油水界面，不过由于其工况条件相当复杂，乳化层的厚度以及成份都处在不断变化的过程中，加之射频导纳变送器本身精度也较低，因此测量效果也不是特别理想。加之射频导纳变送器只能测一个量，要完成上述系统，还需要另配一台液位计来检测油位，这将导致硬件成本的增加以及维护安装工作和人力大量投入，用户不想去这样选择。

　　磁致伸缩液位计是一个“多面手”，完全解决了上述问题，而且综合成本低，达到计量的要求。磁致伸液位计既能提供高达0.01%的测量精度，还可同时测量界位与液位，可适应介质粘度达1500cp，安装简便，维护轻松。在该系统中，我们在每个原油储罐上安装一台磁致伸缩液位计，精确的获得了乳化层与油的界位以及油位高度，通过HART协议直接将数据传送至系统，系统经过数据运算获得了比较准确的油量数据，在网络上可实现实时查询各原油储罐的油量。

　　2、过程监控

　　磁致伸缩液位计在工业过程控制上也有广泛的应用，工业过程控制往往要求物位仪表能在恶劣的变化的工况条件下可靠的测量。在保证可靠性的前提条件下，精度越高越好，尤其是在温度压力比较高的场合，高精度，高可靠的磁致伸缩液位测量技术是一种上佳的选择。燕山石化集团公司66万吨已烯改造项目，在过程控制的液位仪表选用上，对磁致伸缩液位计，雷达液位计，双法兰差压式液位计，外浮筒式液位计等常见液位计的性能优缺点进行了仔细的分析对比，并作了广泛的市场调研。在醇类，苯类中间产品的过程控制上，选用了多台磁致伸缩式液位计，比较好地解决了传统的双法兰差压式液位计在设备开孔安装上不方便，标定麻烦以及外浮筒式液位计在冬季生产中的可靠性不够、维护量大和雷达式液位计受介质介电常数影响、安装要求高的问题。装置竣工投产以来，磁致伸缩液位计一直工作正常，它的高可靠，低维护量，数据准确的特点保证了生产过程的正常进行，展示了磁致伸缩液位测量技术用于过程控制领域的巨大优势，它的“多、广、、高、低、易、免、短”的突出特点得到了充分的体现。

　　3、LPG罐区监测

　　在液化气罐液位测量中，磁致伸缩液位计是一个最佳选择，液化气由一些介电常数较低的烃类物质组成，并通常具有较大的挥发性，因此雷达或者超声波在该场合下的应用并不理想，由于电磁波对介电常数低的介质反应迟钝，回波信号弱，有些甚至直接穿透介质，返回虚假信号，导致无法测量。但是磁致伸缩液位计不会受到这些因素的影响，而且可以测量温度。1998-2001年间武汉天发LPG项目中共使用了60余套磁致伸缩液位计，投产以来，测量稳定而可靠，再没有发生类似以前使用雷达或其它液位测量仪表的问题，得到用户的一致认可。

　　六、结束语

　　从上述应用以及性能参数可以看出，磁致伸缩液位计由于具有高可靠性，高精度、低故障率、广阔的适应范围，多变量测量、操作简单，维护方便等突出优点，已被石油化工行业专家认为是液位和界位测量的优选仪表。尤其是在介质介电常数低，介质挥发性强，安装要求高，需要测量界面的应用场合，因磁致伸缩不受介电常数、温度、压力、气相条件等因素的影响而成为用户的首选方案。磁致伸缩液位计可适用于多种场合，它功能集中，适用范围广阔，测量精准，维护方便，是计量与过程液位监控的理想选择。

　　在工业生产一体化与大型化的趋势下，磁致伸缩液位计在未来的液位测量方面将会有着更加广阔的应用空间。