摘要：在長(zhǎng)輸管道上，由于磁致伸縮液位計(jì)具有高可靠性，高精度、低故障率、廣闊的適應(yīng)范圍，多變量測(cè)量、操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便等突出優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)輸管道上廣泛應(yīng)用。本文主要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)使用的磁致伸縮液位分析其工作原理，闡述了其主要技術(shù)參數(shù)和特點(diǎn)，介紹了磁致伸縮液位計(jì)在長(zhǎng)輸管道上應(yīng)用與發(fā)展，提出了常見(jiàn)的故障及解決方法。
關(guān)鍵詞:長(zhǎng)輸管道;AT100磁致伸縮式液位計(jì);原理;故障分析
1磁致伸縮液位計(jì)結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1組成
磁致伸縮式液位計(jì)是一種可進(jìn)行連續(xù)液位、界面測(cè)量，并提供用干監(jiān)視和控制的模擬信號(hào)輸出的高精度的測(cè)量?jī)x表，由三部分組成:不銹鋼測(cè)量管(帶磁致線)，磁浮子和智能電路單元組成。見(jiàn)圖1組成結(jié)構(gòu)圖。
1.2工作原理
在不銹鋼導(dǎo)管的內(nèi)部有一根被拉緊的磁致伸縮線，電子部分沿磁致伸縮線發(fā)射出詢問(wèn)脈沖電流，該脈沖同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，并沿波導(dǎo)管向下傳播，和導(dǎo)管上的浮子內(nèi)的永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相遇時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖。應(yīng)變脈沖沿導(dǎo)波管返回并被電子單元所接收，脈沖傳播的速度是一個(gè)恒定值，因此通過(guò)測(cè)量詢問(wèn)脈沖和返回脈沖的時(shí)間間隔，就可以精que地計(jì)算出被測(cè)液體的液位或界面，然后通過(guò)全智能化電子裝置將時(shí)間間隔大小信號(hào)轉(zhuǎn)換與被測(cè)液位成比例的4 -20m A輸出信號(hào)。原理圖見(jiàn)圖2.
2性能參數(shù)
(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單、維護(hù)量少，有利于大幅降低維護(hù)成本。
(2)高精度，滿量程的0.01%。重復(fù)性:0.005%
(3) Mij量范圍:測(cè)量管是剛性桿時(shí)，測(cè)量范圍不大于6m，用于壓力、溫度較高環(huán)境;
測(cè)量管是柔性桿時(shí)，測(cè)量值在3.5-20m，用于壓力、溫度較低環(huán)境。
(4)壓力范圍:#大207 B ar，標(biāo)準(zhǔn)的是66Bar
(5)環(huán)境溫度:-40一77°C;介質(zhì)溫度:一195一427°C
(6)可同時(shí)測(cè)量總體液位和界面液位，以及溫度。
3跳線設(shè)置
AT100液位計(jì)模塊上有寫保護(hù)設(shè)置、故障模式設(shè)置，門檻電壓設(shè)置。見(jiàn)圖3
(1)右側(cè)跳線開(kāi)關(guān)為寫保護(hù)跳線:當(dāng)跳線短接環(huán)接在上端時(shí)，寫保護(hù)關(guān)，變送器可以改變組態(tài);當(dāng)跳線短接環(huán)接在下端時(shí)，寫保護(hù)開(kāi)，變送器不可以改變組態(tài)。
(2)左側(cè)跳線開(kāi)關(guān)為故障模式跳線，當(dāng)跳線短接環(huán)接在上端時(shí)，為“FAIL LOW”模式;當(dāng)跳線短接環(huán)接在下端時(shí)，為“FAILHIGH”模式。
在“FAIL LOW”模式下，當(dāng)變送器處以故障模式時(shí)電流輸出為3.6mA;
在“FAIL HIGH”模式下，當(dāng)變送器處以故障模式時(shí)電流輸出為21mA;
(3)門檻電壓是一個(gè)用來(lái)屏蔽噪音信號(hào)使返回信號(hào)更加清晰的一個(gè)參數(shù)，即低于這個(gè)參數(shù)的信號(hào)一律被認(rèn)為是噪音，全部濾除，高于這個(gè)參數(shù)的信號(hào)都被當(dāng)作有效信號(hào)全部返回。
在模塊下面的底板上，有一個(gè)電位器用于調(diào)整門檻電壓。用萬(wàn)用表插到圖3所示的模塊右上角的兩個(gè)針孔底座中，來(lái)測(cè)量門檻電壓。
4、常見(jiàn)故障
4.1 K-TEK液位計(jì)LCD沒(méi)有顯示。
(1)檢查電源是不是出現(xiàn)了問(wèn)題。
(2)檢查電子模塊是否故障:用已知是好的模塊來(lái)更換問(wèn)題模塊來(lái)排查問(wèn)題，同一種儀表的模塊是可以互換的。
4.2 K-TEK液位計(jì)接上電源之后，兩接線端子之間的電壓差只有14V左右，而未帶負(fù)載之前電壓差為24v的標(biāo)準(zhǔn)電壓。
出現(xiàn)這種情況，#為可能的原因就是端子所在的表頭室由于受潮，不同端子之間出現(xiàn)了短路現(xiàn)象，需更換新的接線端子。
4.3 AT100磁致伸縮液位計(jì)一直輸出21mA, Omm.
輸出20.96mA的大電流則意味著液位計(jì)處于故障報(bào)警狀態(tài)。產(chǎn)生報(bào)警的原因可以總結(jié)為以下幾點(diǎn):
(1)浮球在盲區(qū)。磁致伸縮液位計(jì)探桿的末端有一段小小的盲區(qū)，一旦浮球停留在此，表頭傳感器發(fā)射的脈沖波便不能返回，故而輸出21mA報(bào)警。此類問(wèn)題在測(cè)量點(diǎn)尚未進(jìn)液階段尤為容易出現(xiàn)，一旦有液體進(jìn)入，浮球上升至測(cè)量范圍之內(nèi)問(wèn)題便迎刃而解。
(2)門檻電壓過(guò)高。門檻電壓過(guò)高會(huì)導(dǎo)致有效信號(hào)不能正確地被接受，儀表軟件系統(tǒng)會(huì)自認(rèn)為信號(hào)丟失從而產(chǎn)生報(bào)警。用戶可以緩慢減小門檻電壓，直至輸出正常。
(3)模塊故障。用一個(gè)已知是好的模塊去替換，看問(wèn)題是否消失。
(4)浮球問(wèn)題。浮球消磁，不能產(chǎn)生磁場(chǎng)。可對(duì)浮球進(jìn)行磁化。
(5)傳感器問(wèn)題，傳感器脫焊，需返廠維修。
4.4 AT100磁致伸縮液位計(jì)輸出不穩(wěn)定，電流時(shí)有時(shí)無(wú)或無(wú)規(guī)則跳變。
(t)線路、浪涌保護(hù)器、接線端子進(jìn)行檢查:信號(hào)線是否有破損，對(duì)地的絕緣性;接線端子絕緣性是否良好;浪涌保護(hù)器是否完好;信號(hào)通道供電是否正常。
(2)磁致伸縮液位計(jì)的門檻電壓設(shè)定不合適，重新設(shè)定。因?yàn)殚T檻電壓過(guò)低時(shí)，部分噪音信號(hào)會(huì)返回并被“正確”的傳回中控室，就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)跳變。當(dāng)然，并不是門檻電壓高了就不會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題，當(dāng)門檻電壓過(guò)高時(shí)，部門有效信號(hào)會(huì)被擋在“門檻”之外，傳回中控室的信號(hào)也會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。
(3)外在電磁干擾，接地不良。由于測(cè)量原理等因素，當(dāng)磁致伸縮式液位計(jì)處于強(qiáng)磁場(chǎng)干擾環(huán)境下，會(huì)使浮子受的磁場(chǎng)力疊加導(dǎo)致消磁。這種情況下只能將液位計(jì)整體取出，用磁棒進(jìn)行磁化。
所以磁致伸縮式液位計(jì)的信號(hào)線應(yīng)院秒高壓電源線、強(qiáng)磁場(chǎng)源，至少保證5m以上的距離。并使信號(hào)線屏蔽層處于良好接地狀態(tài)，同時(shí)設(shè)備外殼也良好接地。
4.5 AT 100磁致伸縮液位計(jì)輸出值不變，而實(shí)際液位一直都是在變化的。
(1)余磁的問(wèn)題，即探桿某處有殘留的磁場(chǎng)。用磁棒或者浮球自底到頂沿探桿來(lái)回滑動(dòng)幾次即可。
(2)浮球出現(xiàn)問(wèn)題。雖然液體在波動(dòng)，但浮球卡在某處。
4.6按鍵不能設(shè)定任何參數(shù)。
(t)模塊上的按鍵失靈，只能更換新的模塊。
(2)寫保護(hù)跳線被設(shè)置為開(kāi)通狀態(tài)。
5實(shí)例分析
5.1故障現(xiàn)象
有4臺(tái)液位計(jì)LT002 , LT 101, LT 110 , LT7 06，在監(jiān)控畫面上顯示液位值出現(xiàn)亂跳;現(xiàn)場(chǎng)檢查液位計(jì)顯示值也不正常:電流值為20.97MA，液位值也亂跳。但間隔一段時(shí)間后又恢復(fù)正常。
5.2檢修過(guò)程
(1)液位計(jì)LT101
檢查了線路情況:信號(hào)線進(jìn)行絕緣檢測(cè)，完好無(wú)破損;浪涌保護(hù)器完好;信號(hào)通道供電正常。檢查顯示模塊、底板，正常無(wú)損壞。再檢查接線端子，發(fā)現(xiàn)端子處有銹蝕痕跡，初步判斷為端子絕緣性不好到致反饋電流波動(dòng)。更換新接線端子并重新調(diào)整門檻電壓后，液位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)顯示及遠(yuǎn)傳信號(hào)均正常。
原因分析:液位計(jì)使用年限過(guò)長(zhǎng)、端子質(zhì)量不佳、環(huán)境惡劣
致接線端子絕緣性不好，引起顯示異常。
(2)液位計(jì)LT002
檢查過(guò)程與液位計(jì)LT101基本一樣:信號(hào)線進(jìn)行絕緣檢測(cè)，完好無(wú)破損;浪涌保護(hù)器完好。檢查顯示模塊、底板，正常無(wú)損壞。檢查接線端子，完好無(wú)銹蝕。在對(duì)信號(hào)通道供電檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)接線端子處電壓負(fù)極接線存在接地現(xiàn)象，再次對(duì)線路進(jìn)行檢查未見(jiàn)異常，更換浪涌保護(hù)器后，負(fù)極仍然存在接地情況，于是更換信號(hào)通道后負(fù)極對(duì)地問(wèn)題消除，但液位計(jì)顯示故障扔存在，確認(rèn)液位計(jì)探桿已故障需要更換。更換新探桿及重新調(diào)整門檻電壓后，液位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)顯示及遠(yuǎn)傳信號(hào)均正常。
原因分析:信號(hào)通道故障導(dǎo)致負(fù)極接地，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)探桿內(nèi)部磁致線造成損傷，直至探桿故障，引起顯示異常。
(3)液位計(jì)LT110
檢查了線路情況:全部完好;顯示模塊、底板，正常無(wú)損壞;接線端子無(wú)銹蝕。觀察液位計(jì)使用的現(xiàn)場(chǎng)情況，發(fā)現(xiàn)距離液位計(jì)4M左右有高壓線，初步判斷為磁致伸縮式液位計(jì)處于強(qiáng)磁場(chǎng)干擾環(huán)境下，使浮子受的磁場(chǎng)力疊加導(dǎo)致消磁。將液位計(jì)整體取出后，用磁棒從探桿底部開(kāi)始到表頭處進(jìn)行磁化，重復(fù)2遍。完成后回裝液位計(jì)，上電并觀察2天使用情況，液位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)顯示及遠(yuǎn)傳信號(hào)均正常。
在取出液位計(jì)過(guò)程發(fā)現(xiàn)另一個(gè)問(wèn)題:現(xiàn)使用的液位計(jì)探桿為剛性硬桿，對(duì)液位計(jì)進(jìn)行檢修時(shí)必須使用吊車，吊裝過(guò)程中探桿易變形彎曲及存在一定的高處作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。如在后續(xù)檢修發(fā)現(xiàn)類似情況，建議將剛性硬桿更換軟纜。軟纜的維護(hù)、檢修更簡(jiǎn)單方便。
原因分析:磁致伸縮式液位計(jì)處于強(qiáng)磁場(chǎng)干擾環(huán)境下，液位計(jì)探桿消磁，導(dǎo)致無(wú)法正常檢測(cè)到浮子。
(4)液位計(jì)LT706
檢查了線路情況:全部完好;顯示模塊、底板，正常無(wú)損壞;接線端子無(wú)銹蝕。觀察液位計(jì)使用的現(xiàn)場(chǎng)情況:液位計(jì)安裝在一個(gè)露天循環(huán)水池內(nèi)，在池內(nèi)水滿時(shí)，水位基本與液位計(jì)表殼底部齊平;在露天環(huán)境下使用探桿上容易結(jié)垢。初步判斷為液位計(jì)長(zhǎng)期浸泡在露天水池內(nèi)，整體絕緣性下降;探桿消磁。在用砂紙打磨掉探桿上的結(jié)垢并用磁棒進(jìn)行磁化后，故障仍在。只能對(duì)液位計(jì)進(jìn)行了整體更換并適當(dāng)?shù)募娱L(zhǎng)了探桿長(zhǎng)度，提高液位計(jì)的防護(hù)等級(jí)(至少IP66以上)。
原因分析:磁致伸縮式液位計(jì)處于露天水池內(nèi)，液位計(jì)探桿消磁、整體絕緣性下降，導(dǎo)致無(wú)法正常檢測(cè)到浮子。
6結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)磁致伸縮液位計(jì)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及故障處理進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，結(jié)合長(zhǎng)輸管道實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)例著重說(shuō)明磁致伸縮液位計(jì)應(yīng)用中容易出現(xiàn)的故障，并給出解決辦法，為磁致伸縮液位計(jì)在長(zhǎng)輸管道應(yīng)用提供有益幫助。
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