磁致伸缩罐储多参数测量系统

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1、第七届工业仪表与自动化学术会议磁致伸缩罐储多参数测量系统徐伟（枣庄学院，山东277160）摘要：磁致伸缩式液位计是引用磁致伸缩线性位移传感器进行测量的高精度大量程新型液位计，能同时测量液位和液液界面及罐储内部多点温度。系统主要解决了原液位测量仪表精度低，安全性差，不能进行多参数测量，以及自动化程度低、不能构成网络控制和进行远程维修等诸多问题，并使其具有无磨损，可靠耐用，不受介质密度影响，不受过程压力变化影响的特性。关键词：磁致伸缩罐储多参数测量远程维护本安防爆0引言检测仪表与执行器是生产过程自动化和经营管理现代化的基础，随着工业自动化技术的发展，发挥着越来越重要的

2、作用。如果没有性能好、精度高、质量可靠的仪表检测现场各种有关的信息，要实现高水平的自动化就是一句空话。在这一领域，近年来我国研究开发的新成果迭出。物位仪表当前发展的重要领域是罐区管理及其计量自动化。储罐计量是指对大型储罐内储液存量进行的测量，从而获得储库库存量，它是一个企业掌握库存资料，以便指导生产和销售的重要管理项目。采用储罐计量会比采用流量计更经济、精度更高。因此，库存量测量要求高的测量精度和高的测量复现性。现用测量方法有3种：一种是体积测量法，通过液位和温度测量且计算出储液体积，然后再换算成重量，主要由压力传感器，温度传感器和具有分析计算作用的软件等几部分组

3、成；另一种是重量测量法，通过液柱静压强测量且计算出储液重量，主要包括压力传感器和具有分析计算作用的软件等部分组成；第三种是混合式测量系统，其优点是能实现高精度液位和界位测量，能获得高精度的体积，又能实现高精度平均密度的测量，从而获得高精度的质量计量，测量系统的构成中和了1、2两种情况。因此，能否高精度的测量储罐液位及油水界面是系统的关键，其中液位计的选择至关重要。目前在大量程液位计中可达到1mm精度的有雷达物位计、伺服型浮子液位计和磁致伸缩式液位计，相比之下，将磁致伸缩式物位计装在储罐顶，同时在罐底安装高精度压力变送器，然后配上一套包括数据采集器的现场监测计算机管

4、理系统和一套供业务管理的远程计算机管理系统，就可以组成十分完善的混合式储罐计算系统。该系统同时应具有测量精度高、稳定可靠、寿命长、结构精巧、环境适应性强等优点，可以安全、方便、快捷地完成顶部安装，并可广泛应用于石油、化工、制药、食品、饮料等各种液罐的液位计量。1液位计的组成磁致伸缩式液位计是引用磁致伸缩线性位移传感器进行测量的高精度大量程新型液位计，能同时测量液位、液液界面及罐储内部多点温度。传感元件是非接触式的，由一根测杆和套在杆上可滑动浮子组成，两个不同比重的浮子浮在液面和油水界面，测杆由保护外管、波导管及引线部分三层组成。液位测量系统设计目标主要解决原来液位

5、测量仪表的液位测量精度低、安全防爆性能差、不能进行多参数测量、自动化程度低、不能形成网络控制和远程维修等诸多问题，并使其具有无磨损，耐高温、高压、不受介质比重影响，不受过程压力变化影响的许多优异特性。磁致伸缩液位计由三部分组成：探测杆、电子仓和套在测杆上的非接触的磁环或浮球组成。探测杆内装有磁致伸缩线（波导丝），探测杆由非导磁材料不锈钢管制成，可靠地保护了波导丝。波导丝直径设计为0.635mm，经挤压和热处理过程后仍保持电磁特性。进行液位测量时，由电子仓内电子电路产生一起始脉冲，此起始脉冲在波导丝中传输时，同时产生了一沿波导丝方向前进的旋转磁场，当这个磁场与磁环或

6、浮球中的永久磁场相遇时，产生磁致伸缩效应，使波导丝发生扭动，这一扭动被安装在电子仓内的拾能机构所感知，并转换成相应的电流脉冲，通过计时电路计算出两个脉冲之间的时差，即可精确测出被测的位移和液位。详见图1-液位计安装示意图、图2-液位测量系统组成图、图3-探杆结构图及图4-浮子结构图。1第七届工业仪表与自动化学术会议2系统工作原理2.1电路的工作原理24VDC和5VDC电源由直流稳压电源提供，24VDC直流电源用于信号整形放大电路和高频脉冲电流放大器及温度测量电路使用，5VDC直流电源供单片机电路、单片机电源监控电路、RS485信号收发电路使用。由时钟电路产生单片机

7、电路工作时所需要的时钟脉冲，频率为11MHZ，可以满足1mm的测量误差需要，同时对单片机的性能要求亦不是很高，使系统具有较高的性价比。当温度传感器完成温度的现场测量以后，将温度电流或电压信号通过温度参数转换电路进行换算，然后输入单片机，单片机以五个温度测量点的平均数据为基准，完成罐内温度的计量和校准工作，并将温度数据进行数模转换，然后输出至上位机，完成温度测量、被测液体密度计算，如超过警戒温度，则发出声光报警信号。单片机在某一时刻发出脉冲信号，开启高频脉冲电流放大器，放大器将输出一大电流高频脉冲信号，高频脉冲信号电流经波导丝向前传递，然后返回放大器，构成一个闭环回

8、路，由电磁