磁性翻柱液位計的選型與應用分析

【摘要】磁性翻柱液位計是一種浮球式金屬管現場指示液位計， 該液位計的優點是高密封、防泄漏且可在高溫、高壓、強腐蝕、高粘庋條件下安全可靠地測量液位， 測量全過程無盲區， 顯示醒目、讀數直現、測量范圍大。配上液位報警、控制開關可實現液位或界位的上、下限報警和控制， 配上各種變送器可將液位或界位的信號轉換成4-20mA的標準信號輸出， 并可疊加HART及FOXCOM等通信協議與現場總線實現遠距離檢測、指示、記錄與控制。

        磁性翻柱液位計已經被廣泛應用于工業生產中的各個領域， 特別是石油化工行業。目前磁性翻柱液位計的類型已經非常細化了， 如普通型、中溫中壓型、高溫高壓型、低溫型、防腐型、極小密度液體型、食品衛生型及各種專用型等， 有的廠家甚至分到了35種型號這充分說明磁性翻柱液位計在選擇應用中應該仔細分析研究。任何儀表的選擇均應考慮到實際工況條件磁性翻柱液位計亦不例外， 雖然磁性翻柱液位計結構原理簡單， 但若工況不適合則會出現問題。比如液化氣、甲烷及乙烷等低密度易氣化介質的液位測量液體硫磺的液位測量等。筆者就這些特殊場合磁性翻柱液位計的應用進行分析， 以便能更好地滿足生產工藝的要求。

1、磁性翻柱液位計簡介
        磁性翻柱液位計原理非常簡單是根據浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。其關鍵部件是磁浮子、磁翻柱和磁翻柱部分的密封。磁浮子關系到能否做到高溫高壓和極小密度液體型的磁性翻柱液位計； 磁翻柱關系到跟隨速度是否流暢、翻轉是否正確以及能否保持長期不掉色， 特別是在室外光照時間較長的場合， 目前市場上的精密氧化鋁陶瓷燒結工藝生產出的磁翻柱是非常好的選擇； 磁翻柱部分的密封是關系到能否保證翻柱正常使用的關鍵。
2、低密度并容易氣化介質的儀表選型
        低密度并容易氣化的介質有： 商品液化氣、甲烷及乙烷等。如果使用常規磁性翻柱液位計， 當氣溫高的時候介質汽化后產生大量氣泡氣泡沖擊磁浮子上下跳動， 外面的磁翻柱跟隨速度不夠，就會導致磁翻柱有的翻轉有的不翻轉， 這樣翻轉和不翻轉的磁翻柱間雜在一起就反應不出液位的具體位置， 同時磁浮子上下跳動過快容易造成磁浮子和測量室的撞擊和摩擦， 導致磁浮子易損壞或減少其使用壽命。
        解決這個問題zui直接的方法就是控制介質的汽化程度保證外面的高溫不能輻射到介質當中，因此有人采取了保溫瓶原理， 就是在三暢磁性翻柱液位計的測量室外面加真空夾套。這樣做是有一定的作用但并不十分理想。目前有一種液化氣專用型磁性翻柱液位計其原理是采用雙管式結構，將液位計主導管內腔分為汽化室和測量室， 當液位計內介質受溫度影響， 內部汽化而產生氣泡時，氣泡會順著汽化室往上冒， 而不會進人測量室影響磁浮子工作。由于介質汽化的氣泡在上升過程中如果可以排出就不會去硬頂著磁浮子， 而這種結構給介質汽化后產生的氣泡留有排出的空間，使得磁性翻柱液位計在介質大量汽化時也能正常工作。

3、磁性翻柱液位計在液體硫磺測量的應用
        液體硫磺的液位測量一直是化工行業的難點， 因為液體硫磺在低于100°C時就會結晶， 變成固態。因此選擇儀表必須要保證液體硫磺的溫度， 防止其固化。現在市場上測液體硫磺的有液體硫磺專用型磁性翻柱液位計， 做法是： 首先在測量室外加高溫蒸汽夾套， 通高溫蒸汽對介質進行加溫； 其次為了確保介質液化在高溫夾套外面再加真空夾套使高溫蒸汽的熱能不衰減， 讓介質恒定在液化溫度范圍內。通過以上工藝加工后的三暢磁性翻柱液位計便可順利地進行液體硫磺的液位測量了。
        液體硫磺上、下限報警與其他磁性翻柱液位計相同， 但通過液體硫磺專用型磁性翻柱液位計配上其他的二次液位儀表將液位轉換成4-20mA的標準信號輸出，并可疊加HART及FOX-COM等通訊協議和FF現場總線以實現遠距離檢測、指示、記錄和控制。這里除傳統使用的干簧管遠傳外推薦使用磁致伸縮液位變送器。解決方案為將三暢磁性翻柱液位計的浮子當作磁致伸縮的浮子， 除有驅動磁翻柱的功能外， 還有充當磁致伸縮的浮子功能。將磁致伸縮的波導管綁在磁性翻柱液位計測量室的外面， 磁浮子在驅動磁翻柱的同時也將產生波導扭曲脈沖， 這樣磁致伸縮液位計也將正常工作了。這樣做磁致伸縮是不直接和工藝介質接觸的， 因此在溫度、壓力及過程連接等方面都不用考慮。

4、磁敏LED雙色光柱液位計的應用
         LED磁敏雙色光柱液位計非常適合煙塵環境較大、含有微細鐵屑的鋼鐵及化工等行業， 該液位計的翻柱采用半導體LED發光器件， 具有亮度高、紅綠雙色顯示可視距離更遠、標尺刻度更加清晰及顯示范圍更寬等優點， 其白天觀測距離為60m，夜間觀測距離可達200m以上。
         在含有大量微細鐵屑的企業， 如果采用傳統的磁性翻柱液位計， 由于磁吸附作用微細鐵屑會把磁翻柱的紅、綠顏色覆蓋， 無法觀察到液位。而磁敏LED雙色光柱液位計能有效解決這個問題，因為磁敏LED的翻柱沒有磁性傳導。該種液位計非常適合應用于光線較暗和難以近距離觀察液位的場合液綠、氣紅，一目了然。

5、磁性翻柱液位計配合其他變送器的應用
          由于磁性翻柱液位計在石油化工等行業的廣泛應用其諸多優點一直被廣泛認可， 因此現在關鍵場合將一些三暢磁性翻柱液位計和其他變送器結合起來使用， 采用雙系統進行控制， 以確保設備的使用安全。下面就一些常規雙系統應用進行論述。電浮筒&磁翻柱雙系統液位計。該種雙系統液位計的組合構成是采用雙腔雙系統液位測量，現場液位（ 界位） 指示測量和浮筒遠傳變送， 相互獨立， 適合用于高溫、髙壓、小量程以及關鍵工藝液位控制和聯鎖的場合具有性價比高、測量精度高、可靠性高及使用壽命長等優點。該雙系統不適合用于量程較大的工況， 比如量程大于3m以上的場合。因為雙系統導致儀表本身的重量過大這樣過程連接法蘭長期受重后易損壞， 因此需要加支撐。同時浮筒變送器zui大量程能做到根據介質密度而定） ， 所以超過這個極限就無法實現這種雙系統的液位測量。

        導波雷達&磁翻柱雙系統液位計。該種雙系統液位計的組合構成是采用雙腔（ 也可采用復合腔） 雙系統液位測量， 現場液位指示測量和導波雷達液位計遠傳變送相互獨立， 適合于高溫、低溫、超低溫、高壓及大量程等液位現場指示和DCS系統聯鎖的場合。因為導波雷達信號通過導波桿傳播而非空氣傳送， 因此輸出穩定、精度高。導波桿上的凝結水不會影響測量性能， 測量不受介質密度、沸騰、波動、湍流甚至是攪拌機葉片等狀態影響， 測量數據與過程溫度、過程壓力、介質密度的變化無關可快速跟蹤液面。
         磁致伸縮&磁翻柱雙系統液位計。該種雙系統的組合構成更加方便實用， 在測量液體硫磺方面已經就這種方法有了簡單的論述該種雙系統的量程可做得更大適用面更寬。
6、結束語
        磁性翻柱液位計巳經是被廣泛使用和廣泛認可的液位測量儀表， 除文中所述幾種雙系統液位計外它還可以和雙法蘭液位變送器和各種測量差壓和壓力的液位變送器組合應用到各種場合。