什么是磁致伸縮液位計和磁翻板液位計？

更新時間：2023-12-12

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第一部分

磁致伸縮指鐵磁質中磁化方向的改變會引起介質晶格間距的改變，從而使得鐵磁質的長度和體積發生改變的現象。磁致伸縮式液位計是基于磁致伸縮原理設計制造的液位計，它由磁性浮子驅動的高精度、高分辨率變送器。

原理

磁致伸縮式液位計的基本原理如下圖所示。其結構分為三部分：浮球、變送器和裝有磁致線的不銹鋼測量管。當變送器接通電源后，脈沖發送器和接收器開始工作，發送器定時向下端發送低電流詢問脈沖信號，脈沖及其磁場順著磁致伸縮線向下運行，當脈沖信號的磁場與浮球內的磁場相遇時，產生扭應力脈沖，這個扭應力脈沖向磁致線兩端傳送。向下傳送的扭應力脈沖被阻尼吸收，向上傳送的扭應力脈沖被接收器接收并檢測出來。根據從發出詢問脈沖到接收返回扭應力脈沖的時間差，就可計算出液位的高度并轉換成4～20mA的輸出信號。

優點：

?磁致伸縮液位計可動部件為浮子，維護量極低，有利于降低維護成本；

?精度高，一些產品精度已經可以達到0.1mm；

?分辨率高，可做到微米級；

?可同時測量總體液位和界面液位，可應用于兩種不同液體之間的界位測量；

?安全性好，磁致伸縮式液位計的防爆性能高，本安防爆，使用安全，特別適合對液體化工原料和易燃液體的測量。

缺點：

?抗干擾能力略差（一般不建議用在電廠等強電磁輻射的場所）；

?測量原理導致必須是接觸式測量；

?介質直接接觸，浮球密封要求要嚴格，不適用于有壓、自聚、有腐蝕、有毒、高黏度液體的測量。

應用注意事項

1、由于測量原理等因素，當磁致伸縮式液位計處于強磁場干擾環境下，會使浮子受的磁場力疊加導致消磁。因此，安裝時應遠離強電磁環境，如高壓電機、風機、離心機、攪拌器、變頻器、干燥床等，需要急停、啟動的地方，這些設備應做好接地屏蔽工作。同時，磁致伸縮式液位計的信號線應遠離高壓電源線，并使信號線屏蔽層處于良好接地狀態。

2、靜電放電會干擾磁致伸縮式液位計的測量，使用時應使安裝有液位計的設備良好接地。

3、為了避免射頻電磁場輻射，需要在設計時考慮無線儀表發射源的位置，至少保證2m以上的距離。

4、對于浪涌沖擊非可控的干擾，一般會在現場側加浪涌保護器、防雷擊、保護電路板。浪涌保護器中的抑制元件(壓敏電阻MOV)是采用損耗自身的方式對沖擊電流進行消解(發熱、融化)，對抗大電流的沖擊。這樣就可以很好地保護磁致伸縮式液位計的本體安全。

5、工頻磁場多數由工頻機泵產生，安裝磁致伸縮式液位計時應盡量遠離工頻機泵。

6、如果介質溫度變化過大，磁致伸縮式液位計不宜作為計量級的儀表使用。但是，只要滿足平均每變化10℃，輸出值變化小于2mm的條件，介質溫度累計變化所產生的誤差一般在測量要求誤差范圍之內。

7、在振動環境使用時，也會影響精度，液位計最好安裝在非振動的工況條件下。

第二部分

一、工作原理

磁翻板液位計是根據磁極耦合原理、阿基米德（浮力定律）等原理巧妙地結合機械傳動的特性而開發研制的一種專門用于液位測量的裝置。

二、常用磁翻板液位計安裝形式

A 型頂裝式磁翻板液位計分為上下兩部分，上部在容器頂部，下部安裝在容器內，由法蘭與容器法蘭連接。液下部分導管內浮子由連桿與上部導管內磁性頭連成一體。當液體變化時，浮子帶動磁鋼在導管內上下運動，帶動顯示部分紅白指示球翻轉，在面板上讀得液位高度。

三、液位變送裝置

為了擴大液位計的使用范圍，還可以根據相關標準及要求增加液位變送裝置，以輸出多種電信號。其中，4～20mA 電流信號是比較常用的一種。比如：在監測液位的同時磁控開關信號可用于對液位進行控制或報警；在翻柱液位計的基礎上增加了 4~20mA 變送傳感器，在現場監測液位的同時，將液位的變化通過變送傳感器、線纜及儀表傳到控制室，實現遠程監測和控制。

磁變送器（干簧管變送器）：與磁開關的原理相似，它是捆綁在浮筒外面。當浮筒里面的浮子隨著液位變化時，上下移動，浮子中的磁鋼所在的位置將改變干簧管中磁開關的狀態（閉合），只有在磁鋼作用范圍內的干簧管閉合，其它都處于開路狀態，從而改變回路的電阻值，或者說是改變了輸出回路的阻值。浮子的位置相當與電位器的滑動點，隨著浮子的位置變化，引起上下電阻的抽頭（上下電阻值）變化，液位越低，電阻值越大，越高電阻越小（出線在頂部）。由于回路是恒（定電）流，再通過電流/電壓轉換，進而可以轉化為4~20mA/HART 等信號。液位變化，液位旁邊的磁開關閉合，電阻值變化，輸出電壓隨之變化。

四、針對頂裝型磁翻板液位計的故障維修和維護

對于頂裝式磁翻板液位計出現的液位顯示不準確的情況一般有以下幾種原因：磁浮子損壞導致的磁力不足；磁浮子在液位計管中卡阻；浮筒泄露，磁翻板卡阻或損壞。

針對以上幾種原因的判斷一般均可以通過以下步驟進行判斷，該方法同樣適用于常規檢修。

1. 用實驗磁體在磁翻板液位計的有機玻璃蓋板上上下刷動，如不能正常變化應針對磁翻板進行檢修，如果磁翻板正常變化，則磁翻，進行下一步檢修。

2. 確認儲罐內具備拆口條件的情況下，將液位計法蘭與儲罐法蘭的螺栓拆卸掉。

3. 垂直提起液位計本體50cm，正常情況下磁翻板顯示應下降50cm。

4. 用手抓住連桿，向下按20cm 左右，正常情況下磁翻板顯示應下降20cm，然后回升20cm，浮筒回彈明顯。

故障現象： 1. 如果第二步操作完畢，磁翻板不能顯示下降50cm，則有可能是磁性不足或者磁浮子卡阻。2. 第三步操作中，如果下按困難，則磁浮子卡阻，更換磁浮子，如果下按阻力不很大，并且顯示不能正常回復，則磁浮子磁力不足更換磁浮子。3. 以上故障確認完畢，對浮筒回彈進行重新評估，進而確定浮筒是否泄露，如泄露考慮焊接或更換。

五、針對側裝型磁翻板液位計的故障維修及維護

磁翻板液位計原理上能夠實現準確的液位、界位檢測，但在使用過程中很多磁翻板液位計仍出現顯示不準，出現液位跳變性變化或者畫直線等現象，主要的原因之一就是浮子臟污，其二就是介質較粘稠和結晶造成的。這是磁翻板液位計使用中最常見也是最易引起故障的原因。

浮子出現卡阻的故障，我們通常的做法就是拆卸浮子液位計下方的法蘭，拿出浮子進行人工清洗去污。

第三部分

磁翻版液位計和磁致伸縮式液位計的區別

相同點：

都是利用浮力原理和磁感應原理。具體見常用液位計工作原理（一）。

區別：

磁翻板液位計：

具有就地指示的功能，如果需要傳送給DCS，需要增加變送器，變送器可以選擇需要或者僅有就地指示的功能。

磁致伸縮式液位計：

它的數據只顯示在變送器上面，變送器（由發送器和感應器組成）是磁致伸縮式液位計發揮作用必須構成的一個部件。
利用兩個不同磁場相交產生一個應變脈沖信號，然后計算這個信號被探測所需的時間周期，從而換算出準確的位置。這兩個磁場一個來自在傳感器外面的活動磁鐵，另一個則源自傳感器內波導管（Waveguide）的電流脈沖，而這個電流脈沖其實是由傳感器頭的固有電子部件所產生的。當兩個磁場相交時，所產生的一個應變脈沖（Strain Pulse）會以聲音的固定速度運行回電子部件的感測線圈。從產生電流脈沖的一刻到測回應變脈沖所需要的時間周期乘以這個固定速度，我們便能準確的計算出位置磁鐵的變動。精度稍高一點。