[導(dǎo)讀] 浮筒液位變送器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維修方便，既可測(cè)導(dǎo)電介質(zhì)的液位，也可測(cè)非導(dǎo)電介質(zhì)的液位，因此在化工、石油等工業(yè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。但基于浮筒液位變送器的工作原理，要求被測(cè)介質(zhì)的密度在整個(gè)工藝流程中保持不變，否則將給儀表帶來誤差。為此，我們?cè)赨TD-22型浮筒液位變送器的基礎(chǔ)上加了一套密度補(bǔ)償裝置，解決了被測(cè)介質(zhì)因密度變化而而引起的儀表誤差間題。經(jīng)有關(guān)單位使用，效果較好。
一、工作原理
1.UTD-22型浮筒液位變送器的工作原理
工作原理如圖一所示:容器中被測(cè)介質(zhì)的液位變化引起液體對(duì)浮筒所產(chǎn)生的浮力變化，此浮力的變化使測(cè)量彈簧產(chǎn)生變形直到與它平衡為止。而位于差動(dòng)變壓器內(nèi)鐵芯的位移與測(cè)量彈簧所產(chǎn)生的變形量相等。因此液位的變化即改變了鐵芯與差動(dòng)變壓器的相對(duì)位置，使差動(dòng)變壓器輸出一定的交流毫伏信號(hào)傳送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器輸出0~10mA.DC信號(hào)供指示、記錄儀表使用。
液位高度H與浮力F之間的關(guān)系，可按下式計(jì)算:
式中A是常數(shù)，與測(cè)量彈簧參數(shù)、浮筒結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。
由于差動(dòng)變壓器輸出的差動(dòng)交流毫伏信號(hào)與差動(dòng)變壓器內(nèi)的鐵芯位移成正比，轉(zhuǎn)換器線路設(shè)計(jì)成使差動(dòng)交流毫伏信號(hào)與輸出的0~10mA·DC信號(hào)成正比。所以下式成立：
根據(jù)式(4)可知:如果被測(cè)介質(zhì)密度在整個(gè)工藝流程中不變，則I與H成正比，該儀表即為液位計(jì);如果H不變，則I與丫成正比，該儀表即為密度計(jì)。所以浮筒式液位變送器略經(jīng)修改即可用于測(cè)量被測(cè)介質(zhì)的密度。值得注意的是:如果H與Y同時(shí)變化，儀表則不能使用。
2.帶有密度補(bǔ)償裝置的浮筒液位變送器的工作原理
如圖二所示:在裝有UTD-22型浮筒液位傳感器的設(shè)備上再裝一套密度補(bǔ)償裝緊二該裝置實(shí)質(zhì)上是一套浮筒密度傳感器。除了浮筒尺寸不同外，其它均與浮筒液位傳感器相同。對(duì)密度補(bǔ)償裝置浮筒的要求是，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)液位在“零”位時(shí)，浮筒仍能全部浸沒在被測(cè)介質(zhì)里，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)的密度為最大密度時(shí)，被測(cè)介質(zhì)對(duì)浮筒應(yīng)能產(chǎn)生一定的浮力。在該型儀表中，浮力應(yīng)不小于200克。
二、儀表的標(biāo)定
配制各種不同密度的被測(cè)介質(zhì)需花費(fèi)大量的人力物力，為此采用模擬辦法進(jìn)行標(biāo)定。
1.對(duì)液位傳感器
根據(jù)式(l)，在浮筒尺寸、被測(cè)介質(zhì)最大密度、被測(cè)介質(zhì)最大液位變化范圍已定的條件下，計(jì)算出被測(cè)介質(zhì)在最大密度、最高液位時(shí)對(duì)浮筒產(chǎn)生的最大浮力F1max0。用天平稱一重量W1-1等于F1max3，稱另一重量W1-2等于浮筒的重量減去重量W1-1。用W1-1，加W1-2代替浮筒，當(dāng)把W1-1、W1-2均掛在傳感器上，表示被測(cè)液位在“零”位，當(dāng)只掛上W1-2，表示被測(cè)液位在“滿”位，如果再稱10個(gè)W1-1/10，則每一個(gè)重量表示液位變化為最大變化的100%。
2.對(duì)密度補(bǔ)償裝置
同樣根據(jù)式(1)，在浮筒尺寸、最大密度已定的條件下，計(jì)算出被測(cè)介質(zhì)在最大密度下對(duì)浮筒產(chǎn)生的最大浮力F2max0用天平稱一重量W2-1等于F2max3稱另一重量W2-2等于浮筒的重量減去重量W2-1。同樣用W2-1加W2-2代替密度補(bǔ)償裝置的浮筒，當(dāng)把W2-1和W2-2均掛上時(shí)，表示密度為“零”，當(dāng)只掛上W2-2時(shí)，表示被測(cè)介質(zhì)密度為最大值。再稱十個(gè)W2-1/10重量，則每一個(gè)重量表示密度變化為最大密度的10%。
3.與轉(zhuǎn)換器配套的調(diào)整
在液位傳感器上，不掛浮筒，分別掛上重量W1-1加W1-2及W1-2，調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)換器.使輸出電流I:分別為。及10mA.DC。
在密度補(bǔ)償裝置上，不掛浮筒，分別掛上重量W2-1加W2-2及W2-2，調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)換器，使輸出電流12分別為。及10mA.DC。
把I1和I2輸入到除法器，保持I2為10mA.DC不變，使I1分別為0及10mA.DC，調(diào)整除法器的輸出電流I，使其分別為0及10mA.DC。I即為不受密度影響的被測(cè)液位指示值。而I2即為被測(cè)介質(zhì)密度的指示值。
三、實(shí)測(cè)教據(jù)
要求:被測(cè)介質(zhì)液位變化為2500mm，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)在工藝流程中密度從1.2g/變到1.59/時(shí)，不影響被測(cè)液位的指示值。
經(jīng)設(shè)計(jì):補(bǔ)償裝置的浮筒直徑為40mm.長(zhǎng)度為300mm，實(shí)測(cè)浮筒重量為816.4g，計(jì)算得W2-1為565.29，W2-2為251.29;液位傳感器的浮筒直徑為27mm，長(zhǎng)度為2600mm，實(shí)測(cè)浮筒重量為2963.49，計(jì)算得W1-1為2132.39，W1-2為831.19。按二對(duì)儀表調(diào)整后，測(cè)得以下數(shù)據(jù)：
從以上數(shù)據(jù)可知，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)密度由1.59/變到1.29/時(shí)，儀表的最大誤差不超過1%。