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浮筒液位流量計為解決因密度變化引起的誤差而利用補償裝置

作者: 來源: 發布時間:2018-01-26 11:35:38

    江蘇三暢儀表有限公司自主生產的浮筒液位流量計由于其結構簡單、工作可靠、維修方便,既可測導電介質的液位,也可測非導電介質的液位,因此在化工、石油等工業方面得到了廣泛的應用。但基于浮筒液位流量計的工作原理,要求被測介質的密度在整個工藝流程中保持不變,否則將給儀表帶來誤差。為此,三暢儀表在UTD一2型浮筒液位流量計的基礎上加了一套密度補償裝置,解決了被測介質因密度變化而而引起的儀表誤差間題。經有關單位使用,效果較好。
    一、工作原理:
    1.UTD一2型浮筒液位流量計的工作原理工作原理如圖一所示:容器中被測介質的液位變化引起液體對浮筒所產生的浮力變化,此浮力的變化使測量彈簧產生變形直到與它平衡為止。而位于差動變壓器內鐵芯的位移與測量彈簧所產生的變形量相等。因此液位的變化即改變了鐵芯與差動變壓器的相對位置,使差動變壓器輸出一定的交流毫伏信號傳送到轉換器。轉換器輸出1~10mA,DC信號供指示、記錄儀表使用。

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圖一   

    液位高度H與浮力F之間的關系,可按下式計算:3.jpg
    計算公式式中D:浮筒的直徑L:浮筒的長度Y.被測介質的比重

     Yl:被測介質上方氣體的比重一般情況:Y;Ylf_匕式可簡化為F=牛D}yH     任(1)  測量彈簧在浮力F的作用下,其變形量f可按下式計算:8nD考Gdb(2)式中n}測量彈簧的有效圈數   D,:彈簧的中徑   d:彈簧鋼絲的的直徑   G.彈簧材料的彈性模數     式(1)代入式(2)8nDCd4絲AD,Y·H=A·Y·H
    式中A是常數,與測量彈簧參數、浮筒結構尺寸有關。  由于差動變壓器輸出的差動交流毫伏信號與差動變壓器內的鐵芯位移成正比,轉換器線路設計成使差動交流毫伏信號與輸出的0-r10mA}DC信號成正比。
    所以下式成立 I=B·Y·H(4)式中I:轉換器輸出電流  B:與浮筒結構尺寸、測量彈簧參數、差動變壓器、轉換器電路的參數有關。一旦設計定型,B為常數。
    根據式(4)可知:如果被測介質密度在整個工藝流程中不變,則I與H成正比,該儀表即為液位計;如果H不變,則I與Y成正比,該儀表即為密度計。所以浮筒式液位變送器略經修改即可用于測量被測介質的密度。值得注意的是:如果H與丫同時變化,儀表則不能使用。
    2.帶有密度補償裝置的浮筒液位流量計的工作原理  如圖二所示:在裝有UTD-22型浮筒液位傳感器的設備上再裝一套密度補償裝里。.該裝置實質上是一套浮筒密度傳感器。
    除了浮筒尺寸不同外,其它均與浮筒液位傳感器相同。對密度補償裝置浮筒的要求是,當被測介質液位在“零”位時,浮筒仍能全部浸沒在被測介質里,當被測介質的密度為zui大密度時,被測介質對浮筒應能產生一定的浮力。在該型儀表中,浮力應不小于200克。

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圖2

    根據式(4):液位流量計的輸出電流I,=B,"y"H,密度補償裝置輸出電流L是密度補償裝置浮筒的長度)。經除法器后,除法器的輸出電流I為:)式(5)中的C等于KB,LB:,是常數,所以I與H成正比而與被測介質密度無關。
    二、儀表的標定  配制各種不同密度的被測介質需花費大量的人力物力,為此采用模擬辦法進行標定。  1.對液位傳感器  根據式(1),在浮筒尺寸、被測介質zui大密度、被測介質zui大液位變化范圍已定的條件下,計算出被測介質在zui大密度、zui高掖位時對浮筒產生的zui大浮力Ftmas。用天平稱一重量W:一:等于F,o。二,稱另一重量W:一:等于浮筒的重量減去重量W:一:。用W,_,加W,_:代替浮筒,當把W,_,,W,.$均掛在傳感器上,表示被測液位在“零”位;當只掛上W:一:,表示被測液位在“滿”位,如果再稱10個W,一,/10,則每一個重量表示液位變化為zui大變化的7.000  2.對密度補償裝置  同樣根據式(1),在浮筒尺寸、zui大密度已定的條件下,計算出被測介質在zui大密度下對浮筒產生的zui大浮力FZm。二。用天平稱一重量Wz_:等于F:二.二,稱另一重量Wz_z等于浮筒的重量減去重量W:一,。同樣用W:一,加W2一:代替密度補償裝置的浮筒,當把Wz_:和WZ_2均掛上時,表示密度為“零”,當只掛上W2-2時,表示被測介質密度為zui大值。再稱十個W:一:/10重量,則每一個重量表示密度變化為zui大密度的10000  3.與轉換器配套的調整  在液位傳感器上,不掛浮筒,分別掛上重量W:一,加W,一:及W:一:,調節其轉換器.使輸出電流I:分別為。及10mA,DCo  在密度補償裝置上,不掛浮筒,分別掛上重量W:一,加W:一:及W2-2,調節其轉換器,使輸出電流I:分別為。及10mA,DCo  把I,和I:輸入到除法器,保持I:為10mA,DC不變,使I:分別為。及10mA,DC,調整除法器的輸出電流I,使其分別為。及1.0m1.DCoI即為不受密度影響的被測液位指示值。而I:即為被測介質密度的指示值。
    三、實測教據  要求:被測介質液位變化為2500mm,當被測介質在工藝流程中密度從1,2g}cm,變到1,5g/cm’時’,不影響被測液位的指示值。  經設計:補償裝置的浮筒直徑為40mm.長度為300mm,實測浮筒重量為816.4g,計算得W2一:為565,28,W:一2為251.28;液位傳感器的浮筒直徑為27mm,長度為2600mm,實測浮筒重量為2963,48,計算得W:一:為2132,38, W:一z為831.Igo  按二對儀表調整后,測得以下數據:
    按二對儀表調整后,測得以下數據表

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    從以上數據可知,當被測介質密度由1,5g/cm“變到1,2g/cm“時,儀表的zui大誤差不超過1%。

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