新型沉筒式液位計的研制與應(yīng)用

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1、新型沉筒式液位計的研制與應(yīng)用新型沉筒式液位計的研制與應(yīng)川李克張?zhí)扉_謝玲青島理工人學(xué)自動化學(xué)院摘要：介紹了一種新型沉筒式液位計，主要針對高溫、重粉塵、蒸汽、震動以及液體有較強(qiáng)粘附性和凝固性等工業(yè)情況。根據(jù)沉筒受到浮力大小，持續(xù)檢測拉力變化，精確計算出液位高度，配以PLC或上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和遠(yuǎn)程控制。關(guān)鍵詞：高溫；重粉塵；蒸汽；震動；液位檢測ThedevelopmentondapplicationofanewsinktubetypelevelgaugeLIKe,ZHANGTian-Kai,XIELingAutomationInstitute,Qin

2、gdaoTechnologicalUniversityAbstract:Thispaperintroducesanewsinktubetypelevelgauge,mainlyforhightemperature,heavydust,steam,vibrationandtheLiquidhasstrongadhesionandsolidification.Accordingtothebuoyancy,monitoringchangesintension,andthencalculatingthe1iquidlevelheight,matching

3、withPLCorPCcanalsocarryondataprocessingandremotecontrol?Keywords:hightemperature;heavydust;steam;vibration;leveldetection引言液位檢測是工業(yè)生產(chǎn)小經(jīng)常用到的檢測環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確的液位值是工業(yè)控制過程屮常用的參數(shù)。但一些特殊的工業(yè)工況中，如高溫、重粉塵、蒸汽、震動以及液體冇較強(qiáng)粘附性和凝固性，成為制約傳統(tǒng)液位檢測裝置不能止常工作的因素。冃前國內(nèi)外常見的液位檢測裝置主要分為接觸式和非接觸式。接觸式的主要是浮了式、電容式等，在工作時需要投入

4、到被測液體屮。但是在一些特殊丁業(yè)環(huán)境如上述情況下不能止常工作，電機(jī)的攪拌和材料的粘附性和凝固性是制約傳統(tǒng)接觸式液位計的主要因素。對于非接觸式的例如雷達(dá)、超聲波等液位檢測裝置，工業(yè)環(huán)境小的重粉塵和蒸汽成為其應(yīng)用的主耍障礙。新型沉筒式液位計采用拉力傳感器加沉筒的檢測組合，其屮所使用的拉力傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、靈敏度高、受環(huán)境干擾小等優(yōu)點(diǎn)。這種液位計不僅克服了工作環(huán)境的限制，保證了檢測的持續(xù)性，還可以結(jié)合軟件調(diào)整檢測零點(diǎn)、去除誤差較人數(shù)據(jù)，保證了檢測的耕確性，它的靈敏度、抗干擾性、穩(wěn)定性與使用性能方面與傳統(tǒng)的液位計相比有較大優(yōu)勢。1、沉筒式液位

5、計的結(jié)構(gòu)及丁作原理1.1沉筒式液位計的結(jié)構(gòu)沉筒式液位計主要由拉力傳感器、變送器及沉筒組成，，拉力傳感器內(nèi)部貼有電阻應(yīng)變片，通過信號線將變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號送到PLC的A/D輸入端口，用以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和遠(yuǎn)程控制。沉筒由上下兩端封閉的空心材料制成，并懸掛在拉力傳感器的受力端，其余部分投入到儲料罐中，拉力傳感器用法蘭盤或H帶螺紋固定在儲料罐的上方，結(jié)構(gòu)如下圖1所示。圖1組成結(jié)構(gòu)圖如上圖所示，設(shè)沉筒的外徑是R,內(nèi)徑r,管壁厚度是R-r,高度足H,沉筒的密度是P,浸入液體屮的體枳是h,被測液體的密度是P液，則相關(guān)計算公式如下：沉筒的質(zhì)量mP[R2（Rr

6、）2]II公式（1）沉筒的重力Gmg公式（2）沉筒排開液體的體積VR2h公式（3）浮筒受到的浮力fP液gV公式（4）1.2沉筒式液位計的工作原理沉筒浸在被測液體中，受到自身重力G和液體浮力f的作用，兩者的合力F出拉力傳感器來測量，HP：FGf公式（5）拉力傳感器檢測的拉力大小與液位的高低成反比。當(dāng)沉筒干燥時，拉力傳感器只測得具自身的重力；當(dāng)液位上升或下降引起浮力變化時，由公式(5)得出的拉力值變化。拉力傳感器內(nèi)貼有電阻應(yīng)變片，受力端受力發(fā)生變化后測點(diǎn)發(fā)生應(yīng)變，應(yīng)變片發(fā)生變形而使應(yīng)變片的電阻也發(fā)生變化，通過變送器將電阻值的變化轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的4-20m

7、A電流信號輸出，從而可以利用PLC和上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和口動控制。拉力傳感器的檢測精度在0.2%-0.5%,滿足一般工業(yè)要求，其量程的選擇根據(jù)公式(1)及公式(4)的大小來決定。為使液位計正常工作，必須保證沉筒的重力始終大于它受到的浮力，必要時可在沉筒下方加掛重物。2、應(yīng)用分析由上述沉筒式液位計的工作原理不難看出，通過拉丿J傳感器內(nèi)部電阻應(yīng)變片的阻值變化來反映拉力的人小，變送器輸出電流信號的人小反映了當(dāng)前的液位值，月?檢測條件不受環(huán)境中的溫度、粉塵、蒸汽的影響。沉筒式液位計在一些特殊工藝要求或是特殊材料要求的工業(yè)場合同樣能夠持續(xù)穩(wěn)定的工作。2.1

8、特殊工藝要求分析在某些工業(yè)材料的制備過程中需耍用到攪拌來使材料混合均勻，達(dá)到工業(yè)用料的要求。這樣就使液體始終處于攪拌狀態(tài)下，液體表面波動