磁滞伸缩技术在机械化澄清槽界面测量中的应用

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1、磁滞伸缩技术在机械化澄清槽界面测量中的应用邢爱东关键词：磁致伸缩机械化澄清槽摘要：磁致伸缩技术是一种新的液位测量技术，目前已广泛应用于各类开口槽、闭口槽的液位测量。它不仅可以进行液面测量，而且还能进行界面和介质温度的测量。本文以武汉康宇KYDM型磁致伸缩液位计为例阐述该技术在焦化鼓冷工序机械化澄清槽界面测量中的应用。1.工艺简述我厂焦炉采用无烟装煤技术，将部分循环氨水加压从焦炉桥管喷入，喷入时产生强大的吸力将装煤时产生的烟尘吸入集气管，以达到无烟装煤的目的。生产过程中由上升管和初冷器冷凝下来的焦油、氨水在机械化澄清槽中进行分离。机械化澄清槽是一端为斜底、断面的长方形钢板焊制容器，由槽内纵向隔板

2、分成平行的两格，每格底部设有传动链带动的刮板运输机。焦油、氨水、焦油渣由入口管经承受隔室进入澄清槽，使之均匀分布在焦油层的上部。澄清后的氨水经溢流槽流出，沉积于槽下部的焦油经液面调节器引出，以控制焦油液面，保证焦油有足够的分离时间。焦油层厚为1.3－1.5米，沉积于槽底的焦油渣由刮板运输机送至放渣槽。原来我厂对于机械化澄清槽焦油排放完全依靠经验进行操作，控制粗放，排放焦油含水量高，生产指标提不上去。去年我厂引入磁致伸缩界面计对机械化澄清槽焦油、水界面进行测量，使焦油排放的时间和数量得到有效控制，生产效率得到明显提高。焦油水界面焦油氨水混合液入口氨水煤焦油刮板输送机焦油界面焦油渣2.磁致伸缩测量

3、组成及原理磁致伸缩液位计的工作原理主要是利用磁效应和超声效应的结合来达到测量目的。磁效应即维德曼效应（Wiedemann）和维拉里（Viuary）效应。磁致伸缩液位仪主要由电子头、探测杆、浮子三部分组成。磁致伸缩液位仪的探测杆由3条同轴的圆管组成：外管由防腐蚀材料制成，以提供保护作用；中间的圆管装配有一个或多个数字测温传感器；最中心的是波导管，其内部是由磁致伸缩材料构成的波导丝。在液位仪探测杆外配有内含磁铁随液位变化的浮子。 磁致伸缩液位计的工作过程为 ：液位计电子头中的脉冲发生器首先在磁致伸缩波导丝上施加一个电脉冲信号，此电脉冲同时伴随一个环型磁场，以光速沿磁致伸缩波导丝向下传递。当该开环磁

4、场遇到浮子中磁铁产生的纵向磁场时，将与之进行矢量叠加，形成一个螺旋形的磁场。根据维德曼效应，磁致伸缩材料本身的物理尺寸也会跟着发生变化。因此，当合成磁场发生变化形成螺旋形磁场时，磁致伸缩波导丝会产生沿螺旋形磁场的伸缩变形，导致波导丝产生扭曲变形，从而激发扭转波（或返回脉冲）。该扭转波沿波导丝以超声波的形式回传到传感头中的感应线圈，将其转换成横向应力。根据维拉里效应，磁致伸缩材料发生物理变形时，会在磁致伸缩材料内引起磁场强度的变化，因此，通过传感器线圈的磁通将发生变化，在传感器线圈两端将产生一个可以被检测到的感应电动势。超声扭转波的传播速度为一常数（2838m/s左右）。因此，从发射电流脉冲的一

5、刻到检测到感应电动势的时间差乘以这个固定速度，便能精确地算出磁铁（浮子）的位置。1.现场应用KMDY系列磁致伸缩液位计是基于现代数字技术而达到本质安全标准的新一代高精度液位测量仪表，可实现液位、界面、温度的同时测量，通过标准IEA-485接口或4~20mA的标准电流信号可直接接入PLC、DCS系统或其他计算机管理系统。（在本例中配用数字输入信号无纸记录仪）本例中KMDY系列磁致伸缩液位计采用法兰安装方式。即利用槽顶上现有的检修孔，选购厂家配用法兰进行直接连接安装。其装配如图所示：液面浮球界面浮球48无纸记录仪根据现场实际工况磁尺和浮球材质选用316不锈钢，以提高仪表耐腐蚀能力。4．维护维修磁致

6、伸缩液位计可靠性高，故障率低，寿命长。 由于磁致伸缩液位计的整个变送器密封在不锈钢管内，其传感元件和被测介质非接触，所以虽然测量过程是不断重复的，也不会对传感器造成任何磨损，适合各种恶劣环境。本案中磁致伸缩液位计采用法兰连接方式，安装极其简便，而且无需定期维护或重新标定。虽然该类液位计基本是免维护的，但个别时候发现其不能正常工作或液位长期不变等，则可能是电子头的集成电路析和模块损坏了，更换相应部件即可。也有可能是冬天槽内温度偏低，焦油粘附在导波杆上，致使浮子不能正常移动，所以液位不变，这需要将固定法兰或锁紧的NPT装置松开，摇动探测杆或取出进行简单清理同时调整生产提升槽内温度以防故障重复发生。

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