在石化企業、化工油品銷售及食品加工等行業需要對各種儲罐的液位進行測量，尤其是生產過程中各種液位物料的配比和油品儲罐內存儲物料的計量管理，都需要一種成本低、壽命長、安裝簡便而測量精度高的液位儀表。
 
目前，用于液位測量的儀表很多，主要有鋼帶浮子液位計、磁浮子液位計、壓力式液位變送器、電容式液位變送器、電動浮筒液位變送器、伺服式液位計、超聲波液位計和雷達液位計等產品。這些液位測量儀表，雖然都已廣泛應用于工業過程中，但都不能滿足企業的不同要求。在國內石化企業，近幾年開始從國外購進磁致伸縮液位計，用于罐區的液位計量管理，并獲得滿意的使用效果。磁致伸縮液位計的測量精度小于1mm，高于目前所有的液位測量儀表精度，而且其主要敏感件的平均無故障時間達20幾年之久，是其它儀表無法比擬的。國產磁致伸縮液位計目前大部分引進國外技術和主要部件，在國內組裝而成的，其主要技術指標與國外產品相同，但價格中只有國外的三分之一，磁致伸縮液位計以其精確的液位測量、較低的價格和穩定的性能將成為石化企業各種儲罐液位測量的首選計量儀表。
 
幾種儲罐液位測量方式對比表，如表1所示。


磁致伸縮液位計原理與結構
磁性材料具有結晶體的構造，在材料內部由于電子自旋而產生元磁矩。相鄰的元磁矩組成微小磁疇，相鄰磁疇之間相互作用力很小，而且互相均衡，材料總的磁化強度等于零。當有外磁場作用時，材料內部磁場平衡受到破壞，所有磁疇的磁場方向轉向與外磁場平行，由于在磁化過程中磁疇的界限發生移動，晶體產生變形，因而導致材料產生機械變形，此現象稱為磁致伸縮效應。磁致伸縮液位計正是利用此原理進行液位測量，其結構如下圖所示。控制板向磁致伸縮傳感件發射電流脈沖；電流脈沖周圍產生的電磁場與浮子內置磁鋼的磁場相遇，在磁致伸縮傳感件上發生磁致伸縮效應；產生的應力波以可知的速度向兩端傳播，向上傳播的應力波被控制板所接收，計量出發射電流脈沖與接收到應力波的時間間隔，即可計算出浮子的位置，也就知道液位高度。

磁致伸縮液位計特性
①儀表測量精度
從磁致伸縮液位計測量原理可以看出，磁致伸縮液位計的測量精度主要受發射電流脈沖與接收應力波時間間隔計量精度有關，時間計量精度的高低依賴于時鐘頻率高低，時鐘頻率越高，時間計量精度就越高。磁致伸縮液位計采用6MHz時鐘，經分頻后，對20m的量程范圍，其分辨率達0.25mm。
 
②溫度自動補償
應力波在磁致伸縮傳感件上的傳播速度受溫度影響是很微小的，但對高精度液位測量儀表來說，其影響是不可忽略的，所以必須進行溫度補償，磁致伸縮液位計采用微電腦做為控制芯片，定期發射探測溫度變化的電流脈沖，通過微電腦內置軟件對液位測量值進行自動補償。
 
③測量界面
界面的測量是通過調整浮子的比重，使浮子浮在兩種液體的交界上，其測量原理不變。
 
④無需定期維修
從儀表的工作原理和結構上可以看出，儀表無易損件，只要材料選擇正確，不產生腐蝕，磁致伸縮液位計可穩定運行幾十年。
 
⑤無須標定
磁致伸縮液位計采用EEPROM存儲芯片，出廠時對量程和輸出信號已做好設定，使用時無需重新標定。為方便使用，磁致伸縮液位計內設量程調整按鈕，把浮子移到零位，按壓零位按鈕輸出4mA，把浮子移到滿量程位置，按壓滿量程按鈕輸出20mA，磁致伸縮液位計自動把最新量程范圍寫入EEPROM片內，即使斷電也不影響其記憶。
 
⑥輸出信號
磁致伸縮液位計提供4-20mA模擬信號和RS485數字通信信號，以滿足不同的用戶要求，數字信號可最大限度地利用該儀表提供精確液位信號，以便提高計量的準確性。
 
⑦磁致伸縮液位計安裝
磁致伸縮液位計提供頂裝法蘭(螺紋)、側裝和側頂裝等多種安裝方式，只要垂直安裝，把儀表法蘭與設備開孔法蘭連接密封好即可。
 
磁致伸縮液位計選型
磁致伸縮液位計適用于高溫、高壓和強腐蝕場合，可替代鋼帶液位計、超聲波液位計、雷達液位計和電動浮筒液位變送器等其它液位測量儀表。磁致伸縮液位計可分為長量程(20m)和短量程(6m)兩種，長量程采用金屬軟導管，短量程采用硬導管，儀表選型時應根據設備的開孔選擇安裝方式；根據量程范圍選擇軟導管或硬導管；根據介質的腐蝕情況選擇不同的材質。正確的儀表選型是磁致伸縮液位計可靠運行的前提。
 
磁致伸縮技術用于物位測量在國外已獲廣泛的應用，并已形成技術壟斷。磁致伸縮液位計的技術引進、消化和國產化必將推動國內液位儀表的發展，磁致伸縮液位計以其優異的性能價格比將成為今后液位儀表選用的主流產品。
作者：顧達群 齊魯石油化工股份有限公司塑料廠
 
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