新型沉筒式液位计的研制与应用

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1、新型沉筒式液位计的研制与应用新型沉筒式液位计的研制与应川李克张天开谢玲青岛理工人学自动化学院摘要：介绍了一种新型沉筒式液位计，主要针对高温、重粉尘、蒸汽、震动以及液体有较强粘附性和凝固性等工业情况。根据沉筒受到浮力大小，持续检测拉力变化，精确计算出液位高度，配以PLC或上位机进行数据处理和远程控制。关键词：高温；重粉尘；蒸汽；震动；液位检测ThedevelopmentondapplicationofanewsinktubetypelevelgaugeLIKe,ZHANGTian-Kai,XIELingAutomationInstitute,Qin

2、gdaoTechnologicalUniversityAbstract:Thispaperintroducesanewsinktubetypelevelgauge,mainlyforhightemperature,heavydust,steam,vibrationandtheLiquidhasstrongadhesionandsolidification.Accordingtothebuoyancy,monitoringchangesintension,andthencalculatingthe1iquidlevelheight,matching

3、withPLCorPCcanalsocarryondataprocessingandremotecontrol•Keywords:hightemperature;heavydust;steam;vibration;leveldetection引言液位检测是工业生产小经常用到的检测环节，准确的液位值是工业控制过程屮常用的参数。但一些特殊的工业工况中，如高温、重粉尘、蒸汽、震动以及液体冇较强粘附性和凝固性，成为制约传统液位检测装置不能止常工作的因素。冃前国内外常见的液位检测装置主要分为接触式和非接触式。接触式的主要是浮了式、电容式等，在工作时需要投入

4、到被测液体屮。但是在一些特殊丁业环境如上述情况下不能止常工作，电机的搅拌和材料的粘附性和凝固性是制约传统接触式液位计的主要因素。对于非接触式的例如雷达、超声波等液位检测装置，工业环境小的重粉尘和蒸汽成为其应用的主耍障碍。新型沉筒式液位计采用拉力传感器加沉筒的检测组合，其屮所使用的拉力传感器具有结构简单、安装方便、灵敏度高、受环境干扰小等优点。这种液位计不仅克服了工作环境的限制，保证了检测的持续性，还可以结合软件调整检测零点、去除误差较人数据，保证了检测的耕确性，它的灵敏度、抗干扰性、稳定性与使用性能方面与传统的液位计相比有较大优势。1、沉筒式液位

5、计的结构及丁作原理1.1沉筒式液位计的结构沉筒式液位计主要由拉力传感器、变送器及沉筒组成，，拉力传感器内部贴有电阻应变片，通过信号线将变送器输出的标准电流信号送到PLC的A/D输入端口，用以进行数据处理和远程控制。沉筒由上下两端封闭的空心材料制成，并悬挂在拉力传感器的受力端，其余部分投入到储料罐中，拉力传感器用法兰盘或H带螺纹固定在储料罐的上方，结构如下图1所示。图1组成结构图如上图所示，设沉筒的外径是R,内径r,管壁厚度是R-r,高度足H,沉筒的密度是P,浸入液体屮的体枳是h,被测液体的密度是P液，则相关计算公式如下：沉筒的质量mP[R2（Rr

6、）2]II公式（1）沉筒的重力Gmg公式（2）沉筒排开液体的体积VR2h公式（3）浮筒受到的浮力fP液gV公式（4）1.2沉筒式液位计的工作原理沉筒浸在被测液体中，受到自身重力G和液体浮力f的作用，两者的合力F出拉力传感器來测量，HP：FGf公式（5）拉力传感器检测的拉力大小与液位的高低成反比。当沉筒干燥时，拉力传感器只测得具自身的重力；当液位上升或下降引起浮力变化时，由公式(5)得出的拉力值变化。拉力传感器内贴有电阻应变片，受力端受力发生变化后测点发生应变，应变片发生变形而使应变片的电阻也发生变化，通过变送器将电阻值的变化转化为标准的4-20m

7、A电流信号输出，从而可以利用PLC和上位机进行数据远传和口动控制。拉力传感器的检测精度在0.2%-0.5%,满足一般工业要求，其量程的选择根据公式(1)及公式(4)的大小来决定。为使液位计正常工作，必须保证沉筒的重力始终大于它受到的浮力，必要时可在沉筒下方加挂重物。2、应用分析由上述沉筒式液位计的工作原理不难看出，通过拉丿J传感器内部电阻应变片的阻值变化来反映拉力的人小，变送器输出电流信号的人小反映了当前的液位值，月•检测条件不受环境中的温度、粉尘、蒸汽的影响。沉筒式液位计在一些特殊工艺要求或是特殊材料要求的工业场合同样能够持续稳定的工作。2.1

8、特殊工艺要求分析在某些工业材料的制备过程中需耍用到搅拌來使材料混合均匀，达到工业用料的要求。这样就使液体始终处于搅拌状态下，液体表面波动