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自來水液位計的測量的干擾因素與改進措施
1 、傳統自來水液位計:
1.1 、組成結構:
傳統自來水液位計由浮球、傳動部件、顯示系統組成, 其結構如圖1所示。
利用浮球密度小、漂浮在被測介質界面之上的特征, 傳動部件將浮球的位置傳遞到顯示系統;顯示系統將傳動部件傳遞的浮球位置信息通過機械、電子、電磁、光學等不同形式顯示。按其結構形式, 浮子可分為杠桿式、平衡式、導桿式、連桿式、連通管式。
1.2 、工作方式：
傳統自來水液位計是利用恒浮力原理工作的液位測量儀器。密度比被測液體小的浮球, 受到浮力的作用漂浮在被測介質表面, 通過測量浮球的位置變化反映被測介質在罐體中的液位情況。目前, 自來水液位計分為磁性自來水液位計和浮球自來水液位計兩類。磁性自來水液位計也稱為磁翻轉液位計, 是安裝于現場的顯示儀表。其原理為:裝有永久磁鐵的浮子依靠浮力漂浮在被測介質表面時, 隨著介質液面的變化, 擁有磁性的浮子也與液面發生一致變化, 并通過磁*間相互作用使雙色磁翻柱發生翻轉, 進而顯示液位。磁性自來水液位計則是一種具有遠傳功能的測量儀表。其原理為:在傳感器中等距離安裝一定數量的電阻, 當浮球到達某一位置時就會將電阻兩側接通;通過測量輸出端的電阻信號值的大小, 即可換算出該處液位, 然后再由變送器轉換成標準4~20 m A電流信號, 并被遠傳至中央控制室計算機或二次儀表顯示。
傳統自來水液位計具有四個特點: (1) 安全可靠, 適用于易燃、易爆液體液位測量; (2) 不受多種外界因素的限制, 適用于黏度大的介質、有毒或無毒衛生型介質、有腐蝕性介質的物位測量; (3) 具有就地顯示直讀性, 讀數直觀, 清晰明了; (4) 無需多組液位計組合, 單機運行即可實現測量功能, 具有較強的單體全量程測量功能。
2 、傳統自來水液位計測量的干擾因素：
傳統自來水液位計是一種采用恒浮力原理工作的液位測量儀表, 目前被廣泛應用于地下槽體的液位測量。當被測量介質液面平靜時, 浮球工作環境比較好, 在導管中可以平穩地上下運動, 且能準確測量出介質液面高度, 測量精度高。實際使用過程中會出現各種各樣的干擾因素, 使浮球不能正常工作, 影響測量精度。
(1) 介質溫度。
介質存放的環境溫度對被測介質形態的影響很大。如果溫度太低, 會造成地下槽體內易結晶的介質出現結晶現象。結晶物附著在傳統自來水液位計的浮球表面, 改變了浮球的重量, 使浮球不能正常地漂浮在介質表面, 從而影響液位測量。測量過程中, 介質的不同溫差對傳統自來水液位計的測量偏差有著一定的影響。
(2) 機械故障。
從結構上看, 傳統自來水液位計大多使用機械滑輪和鋼絲作為信號傳遞的載體。機械結構會因腐蝕、外力、浮球表面結晶卡滯等原因引起機械故障。若機械故障不能及時排除, 必然會造成傳統自來水液位計不能正常工作。
(3) 液體的擾動。
地下槽體內液體介質的攪拌、流入、流出均會造成槽內被測介質液面的擾動。槽體液面的擾動會引起傳統自來水液位計的浮球位置不穩定, 造成無法讀取液位計的準確數值, 嚴重影響浮球液位計的正確測量。
3、改進措施：
對于以上提出的、影響傳統自來水液位計測量準確度的因素, 通過分析其本質, 提出具有針對性的改進措施。在傳統自來水液位計結構的基礎上, 對測量機構、顯示機構和測量硬件等方面進行改進, 以規避原有的影響因素, 達到測量穩定、精確度高的效果。
3.1、測量結構：
針對以上傳統自來水液位計測量的干擾因素, 對傳統自來水液位計的部分測量結構采取了針對性的改進措施, 解決干擾因素問題。改進型自來水液位計結構如圖2所示。
改進型自來水液位計在原來的測量基礎上增加了密封塊和上、下開孔, 并改變了測量桿和浮球的接觸形式。測量導管必須垂直于液面安裝。浮球處于測量導管內部, 其直徑與測量導管直徑相同, 材料視容器內被測介質密度而定。材料密度應小于介質密度, 使浮球漂浮在介質表面, 且可以隨著液位的升高, 在浮力的作用下于測量導管內部上下移動。測量導管上下均開設一開孔。考慮到被測介質內雜質堵塞導波管下部開孔位置, 可根據實際, 在不影響測量導管結構安全的情況下, 增加下開孔處環測量導管同一平面上的開孔數量。在測量導管上開孔, 可使浮球上部與容器內上部氣壓一致, 從而保證測量管內外液面相同。測量指針固定在測量桿上, 隨測量桿上下移動, 與刻度尺配合準確指示槽體內液位高度。
與傳統自來水液位計相比, 改進型自來水液位計*大的不同就是測量桿和浮球分離安裝。測量桿下方是一個喇叭口, 浮球上浮頂住喇叭口, 從而作用于測量桿。測量桿為一個中空貫穿整個桿體。若浮球因介質結晶或者黏度大等原因附著在浮球上, 可在頂部采用蒸氣或清水等合適的介質對浮球進行清洗。浮球材料用耐腐蝕性較強的材料制成, 還要保證其密度較小, 使其在測量導管內可以漂浮、上下移動。
改進型自來水液位計零部件簡單, 安裝便捷、可靠, 適用于封閉、半封閉以及全開放式地下槽體的液位測量。測量導管的安裝可以有效防止介質湍流引起的內部液面波動, 避免了被測介質液面波動引起的測量誤差。加裝測量導管, 減小了浮球下方接觸介質的面積, 可有效避免結晶介質的揮發。
3.2、 安裝注意事項：
改進型浮球液位計在安裝時, 要與槽體入口和泵出口保持安全距離, 并有效避開槽體內的攪拌裝置, 從而防止介質湍流對改進型自來水液位計的干擾。改進型雷達液位計的測量桿為中空結構, 測量封閉或半封閉槽體液位時, 應將測量桿頂部開口進行封堵, 防止槽體內介質蒸發從測量桿中空部分溢出, 影響槽體氣密性。
浮球在測量導管內運動時, 管道內部不平整或測量導管安裝不垂直于被測界面, 均會造成浮球運動過程中其與罐壁之間的摩擦。為減小罐壁摩擦帶來的阻力, 測量導管在安裝時一定要垂直于被測介質液面。
3.3、應用結果：
改進型自來水液位計被用于地下槽體液位的精確測量、測量誤差可以縮小至±0.5mm以內, 測量過程安全穩定, 測量數據精確度高、數值可靠。改進型自來水液位計有效彌補了傳統自來水液位計在測量過程中的不足, 維護方便、成本低廉、測量穩定, 為生產的安全運行提供了有力的保障。
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