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技術(shù)文章
浮球液位計檢定方法說明
閱讀次數(shù)：833 發(fā)布時間：2019/12/12 10:14:23
浮球液位計檢定方法說明
工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域會經(jīng)常性地使用大量的液位計及界面計，一般將這兩種儀表統(tǒng)稱為液位計（如果是進行信號傳輸，亦被稱為液位變送器）。無論它們使用在維持生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)中還是使用在保證安全的緊急關(guān)斷系統(tǒng)中，其作用都是非常重要的。為了保證液位計在使用過程中能夠穩(wěn)定可靠地工作，為安全高效的生產(chǎn)提供精確穩(wěn)定的監(jiān)測與控制的支持，對于液位計的檢定工作就顯得特別的重要。浮球式液位計是液位計家族中一種特別常見的液位測量儀表，其安裝使用量也特別廣泛，無論是工業(yè)現(xiàn)場還是民用場所都有著普遍的應(yīng)用，本文從從浮球液位計的測量原理、分類出發(fā)，詳細論述了液面型及界面型浮球式液位計的檢定方法及注意事項。重點闡述了液面型液位計與被測介質(zhì)密度差異的修正以及用水做檢定介質(zhì)時水的密度與被測介質(zhì)密度差異的修正。
二、浮球液位計的原理及分類
液位計是工業(yè)過程測量和控制系統(tǒng)中用以指示和控制液位的儀表。當一個物體放在液體中時，液體對它有一個向上的浮力。浮力的大小等于物體排開液體的重量，浮力式液位計就是基于這個原理工作的。液位計按照工作原理可分為：直讀式、浮力式、靜壓式、電磁式、超聲波式和輻射式等。浮力式液位計又分為恒浮力式液位計(如浮球式液位計)和變浮力式液位計。我們這里只探討用于石油工業(yè)中最多的恒浮力式液位計的檢定方法。在工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要測量容器內(nèi)的固體料位、液體液位和兩種不相混合物料的分界界面位置，我們把這種測量統(tǒng)稱為物位測量。相應(yīng)的把測量固體料位的儀表稱料位計，測量液位的儀表稱液面型液位計，測量分界面位置的儀表稱界面型液位計。
三、液面型液位計的檢定方法探討
1. 浮球液位計的安裝要求
1.1 浮球液位計數(shù)據(jù)參數(shù)的核實
浮球液位計安裝前必須與數(shù)據(jù)表(設(shè)計要求)核實各項參數(shù)。最主要的檢查項目包括：位號、量程、準確度等級、被測介質(zhì)密度、輸出信號類型( 石油工業(yè)中大多為4~20mA 輸出，本文僅以此輸出信號為例)、被測介質(zhì)的溫度和壓力等。
1.2 傳感器零位的位置確定
石油工業(yè)中的液位計量程的確定是以罐體最底部為基準來確定的，如200~1200mm。這里的200mm 是指液位計外筒與罐體連接的下法蘭(以下簡稱下法蘭，浮球液位計外筒與罐體連接的上法蘭簡稱上法蘭)水平中心線距離罐底的距離。當我們將浮球液位計安裝后必須檢查傳感器零位是否距離罐底部200mm，即零位應(yīng)與下法蘭中心在同一水平線上。這一點非常重要。
1.3 變送器測量范圍的確定
變送器的測量范圍即內(nèi)部參數(shù)的數(shù)值。變送器的測量范圍下限一般為0mm，上限為液位計上下兩法蘭之間的距離。如液位計量程為200～1200mm，那么變送器的測量范圍應(yīng)設(shè)定下限LRV 為Omm，上限URV 為1000mm。這里大家應(yīng)注意變送器的測量范圍與液位計量程不是一個概念。如變送器帶液晶顯示，當液位到達下法蘭時，我們?nèi)绾问挂壕э@示為200mm 輸出為4mA 呢?大多數(shù)廠家在菜單里都有此功能，以K—TEK 生產(chǎn)的液位計為例，其菜單里有液位計偏移量的設(shè)定，我們可以將此數(shù)值改為200。如果此項小數(shù)點前只有兩位，那么可以先將單位改成cm，將液位計偏移量改為20，然后再將單位改成mm 即可。
1.4 浮球液位計磁性點位置的確認
浮球液位計的浮球磁性點位置的確認非常重要，對于檢定工作也非常關(guān)鍵，目前也沒有相關(guān)文獻提出非常好的辦法。為此這里提出幾個方法與各位共同探討。方法一：由于浮球在工作時一直浮在介質(zhì)中上下運動，根據(jù)阿基米德定律，可以用電子秤測量得到浮子質(zhì)量，接下來對浮球排開介質(zhì)的體積V 建立數(shù)學(xué)模型。用游標卡尺測量出球半徑，即可求出為浮球磁性點到浮球底部的實際高度h。由于浮球上是一圈磁性帶，很難測出其磁性點�？梢愿鶕�(jù)廠家給出的數(shù)據(jù)h’來與h 比較，那么就會得到一個差值△h。這個值我們作為修正的一個分量。方法二：由于我們的石油工業(yè)中用到的液位計其測量的介質(zhì)密度一般在(0.8～1.0)×103kg/m3 范圍內(nèi)，因此我們可以用0.8×103kg/m3 密度的酒精來配制合適密度的混合溶液：溶液配比完成后，為了驗證混合溶液是否為我們需要的密度的液體，可用相應(yīng)準確度等級的密度計進行驗證。然后將浮球放入盛有標準液體的量筒中，實驗得出矗。理論上磁性點應(yīng)該與液面重合，實際有可能存在差異，因此需要進行修正差值△h。
1.5 浮球液位計安裝就位
傳感器、變送器、浮球等原件確認完成后，將浮球裝入液位計外筒。由于浮球與被測介質(zhì)密度的差異而產(chǎn)生的高差修正，這里介紹兩個方法：方法一：將變送器的量程由原來的LRV、uRV 改為LRV+△h、URV+△h。將偏移量減去△h 即可。方法二：將傳感器上移△h。方法一較方法二，簡單方便，工作量小。
2.檢定實例
現(xiàn)有一液位計被測介質(zhì)密度為O.85 ×103kg/m3， 輸出信號為4~20mA。測量范圍200~1200mm，準確度等級0.25 級。廠家提供的h’為172mm。檢定如下：
2.1 核對儀表信息參數(shù)無誤。
2.2 將傳感器零點與下法蘭中心線對齊。
2.3 用酒精和水配制好0.85×103kg/m3 密度的標準液體。根據(jù)廠家提供的h’在浮球上標注出其位置，然后用游標卡尺向浮子底部標注出刻度， 便于讀數(shù)。把浮球放入配制好的標準液體中讀出h 為170mm，那么△h 為2mm。
2.4 變送器量程設(shè)置。4mA 輸出點，LRV=2mm；20mA 輸出點，URV=1200 一200+2=1002mm。
2.5 安裝好浮球。
2.6 用配置好的0.85×103kg/m3 密度的標準液體進行檢定。檢定點分5 點： 200， 450， 700， 950， 1200mm。輸出分別為4， 8， 12， 16， 20mA。誤差不超過±0．04mA 為合格。過±0．04mA 為合格。
2.7 也可以用潔凈的水作為檢定介質(zhì)。但是需要知道由于水的密度與被測介質(zhì)的密度差引起的高差。具體做法是將浮球放入盛有潔凈水的量筒中讀出其高度值hw，由于水與被測介質(zhì)密度差引起的高差值△h’ =h-hw， 則檢定點就變成了： 200mm- △h’、450mm- △h’、700mm- △h’、950mm- △h’、1200mm- △h’。輸出分別為4，8，12，16，20mA。誤差不超過±0．04mA 為合格。
四、結(jié)論與認識
綜上所述，本文提及的浮球液位計的檢定方法是較為全面且符合實際的。其用途也是非常突出的，尤其是在維持生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)中以及使用在保證安全的緊急關(guān)斷系統(tǒng)中均能發(fā)揮其重要作用。
工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域會經(jīng)常性地使用大量的液位計及界面計，一般將這兩種儀表統(tǒng)稱為液位計（如果是進行信號傳輸，亦被稱為液位變送器）。無論它們使用在維持生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)中還是使用在保證安全的緊急關(guān)斷系統(tǒng)中，其作用都是非常重要的。為了保證液位計在使用過程中能夠穩(wěn)定可靠地工作，為安全高效的生產(chǎn)提供精確穩(wěn)定的監(jiān)測與控制的支持，對于液位計的檢定工作就顯得特別的重要。浮球式液位計是液位計家族中一種特別常見的液位測量儀表，其安裝使用量也特別廣泛，無論是工業(yè)現(xiàn)場還是民用場所都有著普遍的應(yīng)用，本文從從浮球液位計的測量原理、分類出發(fā)，詳細論述了液面型及界面型浮球式液位計的檢定方法及注意事項。重點闡述了液面型液位計與被測介質(zhì)密度差異的修正以及用水做檢定介質(zhì)時水的密度與被測介質(zhì)密度差異的修正。
二、浮球液位計的原理及分類
液位計是工業(yè)過程測量和控制系統(tǒng)中用以指示和控制液位的儀表。當一個物體放在液體中時，液體對它有一個向上的浮力。浮力的大小等于物體排開液體的重量，浮力式液位計就是基于這個原理工作的。液位計按照工作原理可分為：直讀式、浮力式、靜壓式、電磁式、超聲波式和輻射式等。浮力式液位計又分為恒浮力式液位計(如浮球式液位計)和變浮力式液位計。我們這里只探討用于石油工業(yè)中最多的恒浮力式液位計的檢定方法。在工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要測量容器內(nèi)的固體料位、液體液位和兩種不相混合物料的分界界面位置，我們把這種測量統(tǒng)稱為物位測量。相應(yīng)的把測量固體料位的儀表稱料位計，測量液位的儀表稱液面型液位計，測量分界面位置的儀表稱界面型液位計。
三、液面型液位計的檢定方法探討
1. 浮球液位計的安裝要求
1.1 浮球液位計數(shù)據(jù)參數(shù)的核實
浮球液位計安裝前必須與數(shù)據(jù)表(設(shè)計要求)核實各項參數(shù)。最主要的檢查項目包括：位號、量程、準確度等級、被測介質(zhì)密度、輸出信號類型( 石油工業(yè)中大多為4~20mA 輸出，本文僅以此輸出信號為例)、被測介質(zhì)的溫度和壓力等。
1.2 傳感器零位的位置確定
石油工業(yè)中的液位計量程的確定是以罐體最底部為基準來確定的，如200~1200mm。這里的200mm 是指液位計外筒與罐體連接的下法蘭(以下簡稱下法蘭，浮球液位計外筒與罐體連接的上法蘭簡稱上法蘭)水平中心線距離罐底的距離。當我們將浮球液位計安裝后必須檢查傳感器零位是否距離罐底部200mm，即零位應(yīng)與下法蘭中心在同一水平線上。這一點非常重要。
1.3 變送器測量范圍的確定
變送器的測量范圍即內(nèi)部參數(shù)的數(shù)值。變送器的測量范圍下限一般為0mm，上限為液位計上下兩法蘭之間的距離。如液位計量程為200～1200mm，那么變送器的測量范圍應(yīng)設(shè)定下限LRV 為Omm，上限URV 為1000mm。這里大家應(yīng)注意變送器的測量范圍與液位計量程不是一個概念。如變送器帶液晶顯示，當液位到達下法蘭時，我們?nèi)绾问挂壕э@示為200mm 輸出為4mA 呢?大多數(shù)廠家在菜單里都有此功能，以K—TEK 生產(chǎn)的液位計為例，其菜單里有液位計偏移量的設(shè)定，我們可以將此數(shù)值改為200。如果此項小數(shù)點前只有兩位，那么可以先將單位改成cm，將液位計偏移量改為20，然后再將單位改成mm 即可。
1.4 浮球液位計磁性點位置的確認
浮球液位計的浮球磁性點位置的確認非常重要，對于檢定工作也非常關(guān)鍵，目前也沒有相關(guān)文獻提出非常好的辦法。為此這里提出幾個方法與各位共同探討。方法一：由于浮球在工作時一直浮在介質(zhì)中上下運動，根據(jù)阿基米德定律，可以用電子秤測量得到浮子質(zhì)量，接下來對浮球排開介質(zhì)的體積V 建立數(shù)學(xué)模型。用游標卡尺測量出球半徑，即可求出為浮球磁性點到浮球底部的實際高度h。由于浮球上是一圈磁性帶，很難測出其磁性點�？梢愿鶕�(jù)廠家給出的數(shù)據(jù)h’來與h 比較，那么就會得到一個差值△h。這個值我們作為修正的一個分量。方法二：由于我們的石油工業(yè)中用到的液位計其測量的介質(zhì)密度一般在(0.8～1.0)×103kg/m3 范圍內(nèi)，因此我們可以用0.8×103kg/m3 密度的酒精來配制合適密度的混合溶液：溶液配比完成后，為了驗證混合溶液是否為我們需要的密度的液體，可用相應(yīng)準確度等級的密度計進行驗證。然后將浮球放入盛有標準液體的量筒中，實驗得出矗。理論上磁性點應(yīng)該與液面重合，實際有可能存在差異，因此需要進行修正差值△h。
1.5 浮球液位計安裝就位
傳感器、變送器、浮球等原件確認完成后，將浮球裝入液位計外筒。由于浮球與被測介質(zhì)密度的差異而產(chǎn)生的高差修正，這里介紹兩個方法：方法一：將變送器的量程由原來的LRV、uRV 改為LRV+△h、URV+△h。將偏移量減去△h 即可。方法二：將傳感器上移△h。方法一較方法二，簡單方便，工作量小。
2.檢定實例
現(xiàn)有一液位計被測介質(zhì)密度為O.85 ×103kg/m3， 輸出信號為4~20mA。測量范圍200~1200mm，準確度等級0.25 級。廠家提供的h’為172mm。檢定如下：
2.1 核對儀表信息參數(shù)無誤。
2.2 將傳感器零點與下法蘭中心線對齊。
2.3 用酒精和水配制好0.85×103kg/m3 密度的標準液體。根據(jù)廠家提供的h’在浮球上標注出其位置，然后用游標卡尺向浮子底部標注出刻度， 便于讀數(shù)。把浮球放入配制好的標準液體中讀出h 為170mm，那么△h 為2mm。
2.4 變送器量程設(shè)置。4mA 輸出點，LRV=2mm；20mA 輸出點，URV=1200 一200+2=1002mm。
2.5 安裝好浮球。
2.6 用配置好的0.85×103kg/m3 密度的標準液體進行檢定。檢定點分5 點： 200， 450， 700， 950， 1200mm。輸出分別為4， 8， 12， 16， 20mA。誤差不超過±0．04mA 為合格。過±0．04mA 為合格。
2.7 也可以用潔凈的水作為檢定介質(zhì)。但是需要知道由于水的密度與被測介質(zhì)的密度差引起的高差。具體做法是將浮球放入盛有潔凈水的量筒中讀出其高度值hw，由于水與被測介質(zhì)密度差引起的高差值△h’ =h-hw， 則檢定點就變成了： 200mm- △h’、450mm- △h’、700mm- △h’、950mm- △h’、1200mm- △h’。輸出分別為4，8，12，16，20mA。誤差不超過±0．04mA 為合格。
四、結(jié)論與認識
綜上所述，本文提及的浮球液位計的檢定方法是較為全面且符合實際的。其用途也是非常突出的，尤其是在維持生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)中以及使用在保證安全的緊急關(guān)斷系統(tǒng)中均能發(fā)揮其重要作用。
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