第一部分
磁致伸縮指鐵磁質(zhì)中磁化方向的改變會(huì)引起介質(zhì)晶格間距的改變，從而使得鐵磁質(zhì)的長度和體積發(fā)生改變的現(xiàn)象。磁致伸縮式液位計(jì)是基于磁致伸縮原理設(shè)計(jì)制造的液位計(jì)，它由磁性浮子驅(qū)動(dòng)的高精度、高分辨率變送器。
液位計(jì)原理
磁致伸縮式液位計(jì)的基本原理如下圖所示。其結(jié)構(gòu)分為三部分：浮球、變送器和裝有磁致線的不銹鋼測量管。當(dāng)變送器接通電源后，脈沖發(fā)送器和接收器開始工作，發(fā)送器定時(shí)向下端發(fā)送低電流詢問脈沖信號(hào)，脈沖及其磁場順著磁致伸縮線向下運(yùn)行，當(dāng)脈沖信號(hào)的磁場與浮球內(nèi)的磁場相遇時(shí)，產(chǎn)生扭應(yīng)力脈沖，這個(gè)扭應(yīng)力脈沖向磁致線兩端傳送。向下傳送的扭應(yīng)力脈沖被阻尼吸收，向上傳送的扭應(yīng)力脈沖被接收器接收并檢測出來。根據(jù)從發(fā)出詢問脈沖到接收返回扭應(yīng)力脈沖的時(shí)間差，就可計(jì)算出液位的高度并轉(zhuǎn)換成4～20mA的輸出信號(hào)。
液位計(jì)特性
優(yōu)點(diǎn)：
?磁致伸縮液位計(jì)可動(dòng)部件為浮子，維護(hù)量極低，有利于降低維護(hù)成本；
?精度高，一些產(chǎn)品精度已經(jīng)可以達(dá)到0.1mm；
?分辨率*，可做到微米級；
?可同時(shí)測量總體液位和界面液位，可應(yīng)用于兩種不同液體之間的界位測量；
?安全性好，磁致伸縮式液位計(jì)的防爆性能高，本安防爆，使用安全，特別適合對液體化工原料和易燃液體的測量。
缺點(diǎn)：
?抗干擾能力略差（一般不建議用在電廠等強(qiáng)電磁輻射的場所）；
?測量原理導(dǎo)致必須是接觸式測量；
?介質(zhì)直接接觸，浮球密封要求要嚴(yán)格，不適用于有壓、自聚、有腐蝕、有毒、高黏度液體的測量。
應(yīng)用注意事項(xiàng)
1、由于測量原理等因素，當(dāng)磁致伸縮式液位計(jì)處于強(qiáng)磁場干擾環(huán)境下，會(huì)使浮子受的磁場力疊加導(dǎo)致消磁。因此，安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁環(huán)境，如高壓電機(jī)、風(fēng)機(jī)、離心機(jī)、攪拌器、變頻器、干燥床等，需要急停、啟動(dòng)的地方，這些設(shè)備應(yīng)做好接地屏蔽工作。同時(shí)，磁致伸縮式液位計(jì)的信號(hào)線應(yīng)遠(yuǎn)離高壓電源線，并使信號(hào)線屏蔽層處于良好接地狀態(tài)。
2、靜電放電會(huì)干擾磁致伸縮式液位計(jì)的測量，使用時(shí)應(yīng)使安裝有液位計(jì)的設(shè)備良好接地。
3、為了避免射頻電磁場輻射，需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮無線儀表發(fā)射源的位置，至少保證2m以上的距離。
4、對于浪涌沖擊非可控的干擾，一般會(huì)在現(xiàn)場側(cè)加浪涌保護(hù)器、防雷擊、保護(hù)電路板。浪涌保護(hù)器中的抑制元件(壓敏電阻MOV)是采用損耗自身的方式對沖擊電流進(jìn)行消解(發(fā)熱、融化)，對抗大電流的沖擊。這樣就可以很好地保護(hù)磁致伸縮式液位計(jì)的本體安全。
5、工頻磁場多數(shù)由工頻機(jī)泵產(chǎn)生，安裝磁致伸縮式液位計(jì)時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離工頻機(jī)泵。
6、如果介質(zhì)溫度變化過大，磁致伸縮式液位計(jì)不宜作為計(jì)量級的儀表使用。但是，只要滿足平均每變化10℃，輸出值變化小于2mm的條件，介質(zhì)溫度累計(jì)變化所產(chǎn)生的誤差一般在測量要求誤差范圍之內(nèi)。
7、在振動(dòng)環(huán)境使用時(shí)，也會(huì)影響精度，液位計(jì)最好安裝在非振動(dòng)的工況條件下。
第二部分
、工作原理
磁翻板液位計(jì)是根據(jù)磁極耦合原理、阿基米德（浮力定律）等原理巧妙地結(jié)合機(jī)械傳動(dòng)的特性而開發(fā)研制的一種專門用于液位測量的裝置。
二、常用磁翻板液位計(jì)安裝形式
安裝形式常用的為A型和B型。
A型頂裝式磁翻板液位計(jì)分為上下兩部分，上部在容器頂部，下部安裝在容器內(nèi)，由法蘭與容器法蘭連接。液下部分導(dǎo)管內(nèi)浮子由連桿與上部導(dǎo)管內(nèi)磁性頭連成一體。當(dāng)液體變化時(shí)，浮子帶動(dòng)磁鋼在導(dǎo)管內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)顯示部分紅白指示球翻轉(zhuǎn)，在面板上讀得液位高度。
B型側(cè)裝式磁翻板液位計(jì)有一個(gè)容納浮球的腔體（稱為主體管或外殼），它通過法蘭或其他接口與容器組成一個(gè)連通器；這樣它腔體內(nèi)的液面與容器內(nèi)的液面是相同高度的，所以腔體內(nèi)的浮球會(huì)隨著容器內(nèi)液面的升降而升降；這時(shí)候我們并不能看到液位，所以我們在腔體的外面裝了一個(gè)翻柱顯示器，因?yàn)槲覀冊谥圃旄∏驎r(shí)在浮球沉入液體與浮出部分的交界處安裝了磁鋼，它與浮球隨液面升降時(shí)，它的磁性透過外殼傳遞給翻柱顯示器，推動(dòng)磁翻柱翻轉(zhuǎn)180°；由于磁翻柱是有紅、白兩個(gè)半圓柱合成的圓柱體，所以翻轉(zhuǎn)180°后朝向翻柱顯示器外的會(huì)改變顏色（液面以下紅色、以上白色），兩色交界處即是液面的高度。
A型和B型兩種液位計(jì)雖然在外觀和結(jié)構(gòu)上有所區(qū)別，但是其關(guān)鍵工作部分和工作原理基本相同，主要為磁翻板和磁變送器兩部分需要在此另行說明磁翻板部分的圖示如下圖所示，對應(yīng)本圖為側(cè)裝式磁翻板液位計(jì)的磁翻部分描述，頂裝式的區(qū)別在于磁浮子不在浮球內(nèi)，而是通過連桿連接下部浮球。
三、液位變送裝置
為了擴(kuò)大液位計(jì)的使用范圍，還可以根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求增加液位變送裝置，以輸出多種電信號(hào)。其中，4～20mA電流信號(hào)是比較常用的一種。比如：在監(jiān)測液位的同時(shí)磁控開關(guān)信號(hào)可用于對液位進(jìn)行控制或報(bào)警；在翻柱液位計(jì)的基礎(chǔ)上增加了4~20mA變送傳感器，在現(xiàn)場監(jiān)測液位的同時(shí)，將液位的變化通過變送傳感器、線纜及儀表傳到控制室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。
磁變送器（干簧管變送器）：與磁開關(guān)的原理相似，它是捆綁在浮筒外面。當(dāng)浮筒里面的浮子隨著液位變化時(shí)，上下移動(dòng)，浮子中的磁鋼所在的位置將改變干簧管中磁開關(guān)的狀態(tài)（閉合），只有在磁鋼作用范圍內(nèi)的干簧管閉合，其它都處于開路狀態(tài)，從而改變回路的電阻值，或者說是改變了輸出回路的阻值。浮子的位置相當(dāng)與電位器的滑動(dòng)點(diǎn)，隨著浮子的位置變化，引起上下電阻的抽頭（上下電阻值）變化，液位越低，電阻值越大，越高電阻越小（出線在頂部）。由于回路是恒（定電）流，再通過電流/電壓轉(zhuǎn)換，進(jìn)而可以轉(zhuǎn)化為4~20mA/HART等信號(hào)。液位變化，液位旁邊的磁開關(guān)閉合，電阻值變化，輸出電壓隨之變化。
四、針對頂裝型磁翻板液位計(jì)的故障維修和維護(hù)
對于頂裝式磁翻板液位計(jì)出現(xiàn)的液位顯示不準(zhǔn)確的情況一般有以下幾種原因：磁浮子損壞導(dǎo)致的磁力不足；磁浮子在液位計(jì)管中卡阻；浮筒泄露，磁翻板卡阻或損壞。
針對以上幾種原因的判斷一般均可以通過以下步驟進(jìn)行判斷，該方法同樣適用于常規(guī)檢修。
1.用實(shí)驗(yàn)磁體在磁翻板液位計(jì)的有機(jī)玻璃蓋板上上下刷動(dòng)，如不能正常變化應(yīng)針對磁翻板進(jìn)行檢修，如果磁翻板正常變化，則磁翻板*，進(jìn)行下一步檢修。
2.確認(rèn)儲(chǔ)罐內(nèi)具備拆口條件的情況下，將液位計(jì)法蘭與儲(chǔ)罐法蘭的螺栓拆卸掉。
3.垂直提起液位計(jì)本體50cm，正常情況下磁翻板顯示應(yīng)下降50cm。
4.用手抓住連桿，向下按20cm左右，正常情況下磁翻板顯示應(yīng)下降20cm，然后回升20cm，浮筒回彈明顯。
故障現(xiàn)象：1.如果第二步操作完畢，磁翻板不能顯示下降50cm，則有可能是磁性不足或者磁浮子卡阻。2.第三步操作中，如果下按困難，則磁浮子卡阻，更換磁浮子，如果下按阻力不很大，并且顯示不能正常回復(fù)，則磁浮子磁力不足更換磁浮子。3.以上故障確認(rèn)完畢，對浮筒回彈進(jìn)行重新評估，進(jìn)而確定浮筒是否泄露，如泄露考慮焊接或更換。以上問題描述參考下圖標(biāo)識(shí)，（本圖為示意，部分細(xì)節(jié)未畫出）
五、針對側(cè)裝型磁翻板液位計(jì)的故障維修及維護(hù)
磁翻板液位計(jì)原理上能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的液位、界位檢測，但在使用過程中很多磁翻板液位計(jì)仍出現(xiàn)顯示不準(zhǔn)，出現(xiàn)液位跳變性變化或者畫直線等現(xiàn)象，主要的原因之一就是浮子臟污，其二就是介質(zhì)較粘稠和結(jié)晶造成的。這是磁翻板液位計(jì)使用中最常見也是最易引起故障的原因。
浮子出現(xiàn)卡阻的故障，我們通常的做法就是拆卸浮子液位計(jì)下方的法蘭，拿出浮子進(jìn)行人工清洗去污。
第三部分
磁翻版液位計(jì)和磁致伸縮式液位計(jì)的區(qū)別，具體如下。
相同點(diǎn)：都是利用浮力原理和磁感應(yīng)原理。具體見常用液位計(jì)工作原理（一）。
區(qū)別：
磁翻板液位計(jì)：具有就地指示的功能，如果需要傳送給DCS，需要增加變送器，變送器可以選擇需要或者僅有就地指示的功能。
磁致伸縮式液位計(jì)：
它的數(shù)據(jù)只顯示在變送器上面，變送器（由發(fā)送器和感應(yīng)器組成）是磁致伸縮式液位計(jì)發(fā)揮作用必須構(gòu)成的一個(gè)部件。
利用兩個(gè)不同磁場相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)，然后計(jì)算這個(gè)信號(hào)被探測所需的時(shí)間周期，從而換算出準(zhǔn)確的位置。這兩個(gè)磁場一個(gè)來自在傳感器外面的活動(dòng)磁鐵，另一個(gè)則源自傳感器內(nèi)波導(dǎo)管（Waveguide）的電流脈沖，而這個(gè)電流脈沖其實(shí)是由傳感器頭的固有電子部件所產(chǎn)生的。當(dāng)兩個(gè)磁場相交時(shí)，所產(chǎn)生的一個(gè)應(yīng)變脈沖（StrainPulse）會(huì)以聲音的固定速度運(yùn)行回電子部件的感測線圈。從產(chǎn)生電流脈沖的一刻到測回應(yīng)變脈沖所需要的時(shí)間周期乘以這個(gè)固定速度，我們便能準(zhǔn)確的計(jì)算出位置磁鐵的變動(dòng)。精度稍高一點(diǎn)。
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