摘 要 根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備、環(huán)境等因素的影響，現(xiàn)場需裝兩臺(tái)遠(yuǎn)傳加磁翻板液位計(jì)方能滿足測量液位的使用，且兩臺(tái)磁磁翻板液位計(jì)有交叉顯示部分，而要通過邏輯計(jì)算來顯示成一個(gè)液位測量值來控制。用兩段遠(yuǎn)傳磁致伸縮液位計(jì)的4-20mA信號(hào)送入DCS，通過DCS系統(tǒng)的計(jì)算而顯示一個(gè)液位控制點(diǎn)。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，不僅方便了操作人員控制，也避免在現(xiàn)有的液位法蘭進(jìn)行改造，保證了安全性能，系統(tǒng)安裝使用方便。

 

引言

隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，高新技術(shù)在各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，高科技含量的自動(dòng)化儀表不斷更新?lián)Q代，各種液位計(jì)應(yīng)用于不同儲(chǔ)罐的液位測量。液位測量是保證了反應(yīng)物料之間處于一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡，如果液位測量過程中出現(xiàn)異常，液位測量儀表會(huì)及時(shí)報(bào)警。目前，主要液位測量儀表有超聲波液位測量、差壓液位測量、雷達(dá)液位測量、直接式液位測量等。液位測量數(shù)據(jù)越來越可靠，液位測量儀表正朝著高精度、多用途、低能耗、智能化的方向發(fā)展。針對(duì)一些比較特殊的大型設(shè)備不僅要裝有遠(yuǎn)傳的液位計(jì)，為安全考慮要求，現(xiàn)場必須配備遠(yuǎn)傳和現(xiàn)場顯示一體的磁翻板液位計(jì)。大型設(shè)備安裝較長的液位計(jì)弊端很多：液位計(jì)太長運(yùn)輸不方便、液位計(jì)的支撐很麻煩、維修維護(hù)起來很麻煩、遇到震動(dòng)比較大的場合安裝不合適等。一般情況采用安裝兩段或多段液位計(jì)的方式進(jìn)行測量，這樣將大大降低了安裝和維修的難度，但是如何將采集兩段或多段遠(yuǎn)傳液位信號(hào)集中控制一個(gè)調(diào)節(jié)回路？如何將兩段或多段遠(yuǎn)傳液位計(jì)的顯示成一個(gè)液位值來供人員操作或供調(diào)節(jié)回路控制？這些問題值得探討。

 

1 整體設(shè)計(jì)方案

見圖1。

如圖 1 由于液位計(jì)受設(shè)備口的約束，將原有兩段現(xiàn)場翻板液拆除，為了方便工藝人員操作控制，將原有普通磁翻板液位計(jì)更換為兩段帶遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)（遠(yuǎn)傳部分變?yōu)榇胖律炜s液位計(jì)，因?yàn)榇胖律炜s液位就可以4-20mA輸出，精度更高），將兩段液位遠(yuǎn)傳 4-20mA 信號(hào)傳至 DCS 內(nèi)的兩個(gè)通道進(jìn)行顯示，然后通過計(jì)算機(jī)邏輯運(yùn)算，將兩個(gè)液位計(jì)各自的液位實(shí)際顯示值，通過邏輯計(jì)算來正確選擇其中的哪一個(gè)液位計(jì)應(yīng)該來輸出顯示，從而得出一個(gè)zui終的液位顯示值。下部液位的氣相口和上部液位的液相口互相有重疊，如何能更好的直觀的顯示液位值，方便于工藝人員操作和液位調(diào)節(jié)回路控制，便將下部液位計(jì)實(shí)際顯示的百分比信號(hào)+上部液位計(jì)實(shí)際顯示的百分比信號(hào)=實(shí)際顯示的zui終液位百分比。兩個(gè)液位計(jì)液位顯示值將通過DCS內(nèi)部計(jì)算來完成zui終液位顯示結(jié)果。

 

2 磁致伸縮液位計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其工作原理

2.1 磁致伸縮液位計(jì)的構(gòu)成

磁致伸縮式液位計(jì)是一種可對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中的連續(xù)液位、界面進(jìn)行測量，并提供用于監(jiān)視和控制模擬信號(hào)輸出的高精度測量儀表，由360°內(nèi)磁浮子、傳感器（壓磁傳感器和磁致傳感管）、塑封全智能化電子裝置組成。液位計(jì)的核心部分是由一定的磁致伸縮物質(zhì)構(gòu)成的波導(dǎo)管。

 

2.2 液位計(jì)的工作原理

磁致伸縮液位計(jì)的傳感器工作時(shí)，傳感器的電路部分將在波導(dǎo)絲上激勵(lì)出脈沖電流，該電流沿波導(dǎo)絲傳播時(shí)會(huì)在波導(dǎo)絲的周圍產(chǎn)生脈沖電流磁場。在磁致伸縮液位計(jì)的傳感器測桿外配有一浮子，此浮子可以沿測桿隨液位的變化而上下移動(dòng)。在浮子內(nèi)部有一組永久磁環(huán)。當(dāng)脈沖電流磁場與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場相遇時(shí)，浮子周圍的磁場發(fā)生改變從而使得有磁致伸縮材料做成的波導(dǎo)絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)波脈沖，這個(gè)脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)絲傳回并由檢出機(jī)構(gòu)檢出。通過測量脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的時(shí)間差可以精確地確定浮子所在的位置，即液面的位置 [1] 。

 

其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在如下方面。

（1）可靠性強(qiáng)。

（2）精度高。

（3）耐高溫。

（4）耐高壓。

（5）易于安裝和維護(hù)簡單。

（6）便于系統(tǒng)自動(dòng)化工作。

 

3 DCS內(nèi)部計(jì)算

計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是運(yùn)用計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用和計(jì)算，現(xiàn)場液位計(jì)的測量數(shù)據(jù)輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)到 DCS 計(jì)算機(jī)模塊處理，處理器將收集到的液位信號(hào)，通過特定的程序計(jì)算來實(shí)現(xiàn)所要的計(jì)算結(jié)果，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，處理器就要對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)、規(guī)格及數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并且存儲(chǔ)檢測到的數(shù)據(jù)，之后利用實(shí)際生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)變化進(jìn)行分析，將分析得到的結(jié)果提供給相應(yīng)的操作人員，從而提高操作人員的工作效率和安全穩(wěn)定運(yùn)行 [2] 。

 

3.1 計(jì)算原理

見圖2、圖3。

如圖 3 液位計(jì) LT-1 的液相 a 和氣相 b 的距離為1.95m；液位計(jì)LT-2的液相c和氣相d的距離為 1.95m；LT-1 液位的氣相口 b 和 LT-2 液位的液相口 c 的距離為 0.5m；當(dāng) LT-1 實(shí)際液位到達(dá)LT-2液位的液相口c位時(shí)，LT-1液位計(jì)的信號(hào)不輸出，將由上部液位計(jì) LT-2 來顯示工作，信號(hào)也有LT-2液位計(jì)zui終輸出。

 

3.2 數(shù)據(jù)庫中量程值的修改

如圖3將LT-1液位計(jì)的總高度1.95m，占儲(chǔ)氨罐 a 點(diǎn)到 d 點(diǎn) 3.4m 的 57%；而 LT-2 液位計(jì)的總高度1.95m，占儲(chǔ)氨罐a到d點(diǎn)3.4m的57%;所以要將軟件數(shù)據(jù)庫內(nèi)的量程值對(duì)應(yīng)修改為：LT1量程下限：0%、量程上限 57%；LT2 量程下限：

0%、量程上限57%。

 

說明：量程上限值一定不能是 100%，否者兩段液位zui終計(jì)算出來的液位顯示值將超出100%的范圍。

 

3.3 邏輯控制部分的說明

見圖4。

在數(shù)據(jù)庫修改的基礎(chǔ)上，LT-2液位液相口c 到 LT-1 液位氣相口 b 點(diǎn)交叉部位距離為0.5m，當(dāng) LT-1 液 位 計(jì) 實(shí) 際 到 c 點(diǎn) 時(shí), 也 就 是1.45m（43%）的情況下，液位計(jì) LT-1 信號(hào)不輸出，跳轉(zhuǎn)到液位計(jì) LT-2 信號(hào)來顯示，程序中要在LT-2顯示值加上常數(shù)43%（下部液位高度），將會(huì)顯示zui終的實(shí)際液位。

 

4 系統(tǒng)性能測試

通過在實(shí)際生產(chǎn)過程中的使用，液位計(jì)測量準(zhǔn)確成績顯著，經(jīng)過程序計(jì)算后的液位顯示值誤差控制在 1%，輸出顯示值運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)異常故障，這種計(jì)算方法不但減輕了操作人員繁瑣的計(jì)算過程，而且應(yīng)對(duì)帶控制回路的液位測量更加適用。

 

5 結(jié)語

由于受設(shè)備本身結(jié)構(gòu)的影響，很多設(shè)備及大型設(shè)備都裝有兩段或多段的液位計(jì)，并且每兩段液位計(jì)之間法蘭口還有重疊部位，這樣使操作人員觀察液位顯示值很不直觀，安裝液位計(jì)很不方便而且測量誤差很大，這樣液位的信號(hào)不能直觀的顯示，致使調(diào)節(jié)回路不能自動(dòng)控制。因此，便可通過上述計(jì)算方法進(jìn)行直觀液位顯示、測量和回路控制。