浮筒液位传感器 浮筒液位变送器-全球百科
浮筒液位变送器-全球百科
对于测量范围在2000mm或以内，比密度为0.5～1.5的液位连续测量或位式测量，比密度差为0.2或以上的界面连续测量或位式测量，宜选用浮筒液位计或开关。浮筒液位变送器属于变浮力式液位计，浮筒变送器由智能液位控制器和浮筒测量室、测量机构、浮筒、扭力管等组成，浮筒浸没在测量室内的液体中，与扭力管系统刚性连接。
扭力管系统承受的力是浮筒自重减去浮筒所受的液体浮力的净值，在这种合力作用下的扭力管扭转一定角度。被测液体的位置、密度或界位高低的变化引起浮筒位置的变化，该变化被传递到扭力管组件，使其产生旋转。扭力管的旋转运动传递到智能液位控制器杠杆组件上，使固定在杠杆组件上的磁铁发生位移，改变了由霍尔效应传感器检测的磁场。该传感器将磁场信号转换为电信号。智能液位控制器采用微控制器与相关的电子线路测量过程变量，提供电流输出并提供4mA～20mA电流输出信号，以达到液位测量的目的。
浮筒液位变送器测量介质温度的适用范围可达-198℃~+400℃，在选型过程中要根据测量介质的设计问题选用测量室材质。
如上所述，石油化工装置深冷工况的塔、罐等容器工艺介质若满足上述条件，一般情况下优选浮筒液位变送器。浮筒液位变送器的安装注意事项：
1）浮筒液位变送器安装后，浮筒应上、下活动灵活，无卡涩现象。
2）石油化工装置多为侧 - 侧型法兰连接方式，工艺容器上焊接的法兰短管，其上、下法兰之间的中心间距，法兰连接螺栓孔的方位必须与浮筒外壳法兰一致，上、下两法兰密封面必须处于同一垂直平面，且法兰的中心处在同一垂直线上。
3）外浮筒式液位变送器的浮筒顶部应设 1/2" 螺帽或丝堵，以备现场校准用，其底部应设排水阀短节。
4）浮筒液位变送器所用阀门必须经试压、检漏合格后方可适用。
5）低温介质的放净阀门应为低温长颈阀。
6）低温介质的放净阀阀体材质应首选 316SS，阀芯材质 316SS/FHF。
浮筒液位计的原理及校验计算
浮筒液位计在工业生产中使用也是非常广泛的，浮筒液位计不但可以测量过程罐的液位还可以测量过程罐两种介质的界面、它还可以测量介质的密度。浮筒液位计的构造较为复杂，校验过程相对于其他液位计更繁琐，但是它也有其他液位计无法比拟的优点，接下来我们一起看看它的原理、优点及校验计算方法。
1、浮筒液位计的构造
从图中可以更直观地看出浮筒液位计的构造，
浮筒液位计由测量部分和转换部分（放大器）组成。
测量部分：由浮筒及吊链、传动杆、扭力管及壳体组成。
转换部分：由放大器的微处理器及电子电路和LCD/操作按键组成。
这些部件中扭力管更是起到了承上启下的作用，它是将浮筒的力传送给传感器的关键部件。
扭力管是一根由弹性合金制成的管子。如图所示在它的一端（称自由端）中间焊一芯轴，另一端则固定在仪表外壳上。工作时，当浮筒因液位的变化而改变所受的浮力时，这浮力便通过杠杆使扭力管的自由端产生转动，于是芯轴也跟着转动，并以转角的形式传出来。所以扭力管在浮筒液位计中的作用，是将浮筒测得的直线位移转换成扭管芯轴的转角位移，并将被测容器内的高压部分和外界的低压部分隔开。
2、浮筒液位计的测量原理
浮筒液位计是根据阿基米德定律和磁耦合原理设计而成的液位测量仪表，其测量原理见图所示。当液位在零液位时，扭力管受到浮筒重量所产生的扭力矩（这时扭力矩最大），扭力管转角处于“零”度，当液位逐渐上升到最高时，扭力管受到最大的浮力所产生的扭力矩的作用（这时扭力矩最小），转过一个角度φ，液位发生变化时，浮筒所受浮力相应改变，当重力、浮力达到平衡时，浮筒就静止在某一位置。传感器将这个转角φ转换成4~20mA直流信号，这个信号正比于被测量液位。
3、浮筒液位计的特点及应用
特点：
测量精度高、低漂移、抗干扰能力强、对测量过程温度和密度进行自动补偿、量程范围可调整
应用：
适用于高温、低温、高压、真空、负压环境；测量精度高，可测量液位变化范围较小的场合；
对粘度大的介质，反应变化比较慢的介质不宜测量。
4、浮筒液位计的安装
运输、开箱时，要避免过大冲击和振动；
安装应牢固可靠，浮筒应垂直安装，以防止浮筒与浮筒室内壁相撞；
浮筒挂钩时，不得大幅度地摆动或拉压，以免损坏传感器，降低仪表精度；
浮筒应垂直安装，其垂直度允许偏差为2mm/m；
当选用外浮筒液位变送器时优先采用“侧－侧”法兰连接，浮子材料最低为316SS不锈钢，当温度高于200℃或低于0℃时，扭力管部分应带散热片或延长管；
5、浮筒液位计的校验和计算
浮筒液位计的调校方法分为水校法和挂重法。
①水校法：一般是在现场用密度换算法将介质换算成水，将水灌入外浮筒内，通过不同的液位高度来校验浮筒液位计的零点、量程等。
根据浮力相等原则，外浮筒充满测量介质（100%液位）时进行计算即
F水=F
ρ水gV=ρgV
ρ水*g*πr2*L水=ρ*g*πr2*L
L水ρ水=ρ*L
可得：
L水=ρ*L/ρ水(L应为100%液位时的高度)
水校法可以套用以上公式进行校验。将计算的L水分为五等分分别对浮筒进行校验。
计算举例：
测量液位的计算举例：
已知浮筒的长度为300mm，水的密度为1.0g/cm3,被测液体的密度为0.82 g/cm3如何用水校法进行校验?
用水代校时，通过公式L水=ρ*L/ρ水进行计算
浮筒被水浸没的最高值L水 =ρ*L/ρ水=0.82/1 ×300= 246mm
校验时在将246mm分为5等份，即：
0%时，浮筒受到的浮力为0，即L水=0mm
25%时，L水=246*25%=61.5mm
50%时，L水=246*50%=123mm
75%时，L水=246*75%=184.5mm
100%时，L水=246*100%=246mm
测量界面的计算举例：
有一测量界位的浮筒式液位计，其浮筒长度为L=300mm，别测液体的密度分别为p 1=0.82g/cm3和p 2= 1.24g/cm3,试用水校法对其进行校验。
用水代校时，其界位零点和满度分别为
L水0=p 1× L=0.82× 300 = 246mm
L水100=p 2× L= 1.24x 300 = 372mm
其量程范围为
L=L水100-L水0= 372-246=126mm
25%对应的值
L水25 =25% x L=0.25 ×126+246= 277.5mm
50%对应的值
L水50=50% x L=0.5 ×126+246= 309mm
75%对应的值
L水75 =75%× L=0.75×126+246= 340.5mm
重介质密度要大于水的密度，所以L水100的计算值372mm已经大于了浮筒长度，水校法时无法对浮筒进行100%液位的校准。
②挂重法
挂重法：将浮筒取下，把仪表放置在无振动平稳的支架上，将砝码托盘挂在挂链上通过计算将相同重量的砝码放置在托盘上，从而校验浮筒液位计的零点、量程等。注意：计算的重量包括砝码和托盘，所以放置砝码时记得减去托盘和挂链的重量。
W砝码=W筒-F浮 （W筒是浮筒的重量）
F浮=πr²*H (H即为液位高度,r为浮筒的半径)
W砝码=W筒-F浮
=W筒-ρgπr²*H
0%时应挂重力，0%时浮筒的重量等于砝码的重量
W砝码=W筒
25%时应挂重力，
W砝码=W筒-F浮=W筒-ρgπr²*H*25%
50%时应挂重力，
W砝码=W筒-F浮=W筒-ρgπr²*H*50%
75%时应挂重力，
W砝码=W筒-F浮=W筒-ρgπr²*H*75%
100%时应挂重力，
W砝码=W筒-F浮=W筒-ρgπr²*H*100%
计算举例：
【实例计算】已知浮筒和拉链的总重量为W为3.7kgf，浮筒长度为L=800mm，浮筒外径D=20mm，被测介质的重度r=0.55gf/cm3，
试求出0%，25%，50%，75%，100%时相应的挂重重量。
浮筒可能受到的最大浮力为
F浮=πD²Lr*1/4= 138.16 gf
输出为100%时相应的挂重重量(砝码盘和应加砝码的总重量)为
W-πD2Lr*1/4= 3700- 138.16= 3561.84 gf
0%时应挂重力，0%时浮筒的重量等于砝码的重量
W砝码=W筒=3700gf
25%时应挂重力，
W砝码=W筒-F浮=W筒-rπD²/4*L*25%=3,665.46kgf
50%时应挂重力，
W砝码=W筒-F浮=W筒-rπD²/4*L*50%=3,630.92kgf
75%时应挂重力，
W砝码=W筒-F浮=W筒-rπD²/4*L*75%=3,596.38kgf
100%时应挂重力，
W砝码=W筒-F浮=W筒-rπD²/4*L*100%=3,561.84kgf
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