对磁致伸缩液位计的创新改造及应用

肖鹏

摘   要：聚丙烯催化剂计量罐液位测量要求精度高、可靠耐用，原测量方式抗干扰能力弱，测量精度低、主要表现在：（1）原理上滑动位移传感器长期磨损电阻值线性比变化，温度、湿度都会影响电阻值变化。（2）结构上压力变送器引压软管受风、雨因素影响较大。综上所述原测量方式已经不能满足工艺要求，2017年大检修期间提出了整改方案，根据现场条件和工艺要求最终选用了使用磁致伸缩液位计来测量活塞位移，为了避免外界条件对仪表的干扰，将其改造为活动件全密闭，远传变送器外绑式安装，任何部件不接触被测介质，在保证精度同时，不改动设备，维护安装更加方便。

关键词：磁致伸缩  波导丝  魏德曼效应  脉冲磁场

中图分类号：TH81                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）09（c）-0112-03

1  测量原理

结构及组成：磁致伸缩液位计主要由不导磁的探测杆、导波线、浮球及变送器等组成。

工作原理：磁致伸缩液位/界位变送器是利用磁致伸缩原理这种物理现象设计而成的。具体工作原理如下：在一根非磁性管内安装一根磁致伸缩波导丝，一端连接变送器，变送器中的激励模块发出脉冲信号并计时，信号沿导线传播同时产生一个随脉冲运动的安培环形磁场，该磁场同磁性浮球产生的偏置永磁磁场耦合产生魏德曼效应，产生扭转应力波，扭转波以声速向波导丝两端传播，传向末端的扭转波被阻尼器件吸收，传向激励端的信号则被变送器中的检波装置接收，并计算出脉冲发出与接收时间差，乘以脉冲传播速度即可得出应力波与变送器间距离。当浮球随着液/界位上升或下降时，浮球与脉冲磁场产生的应力波也随之变化，因此利用此原理即可精确测量浮球位置也即液/界位。

2  对磁致伸縮液位计的改造及应用

2.1 常规用法

磁致伸缩液位计标准用法如图3：浮子球随着液/界位的变化而变化。从而达到液位测量的目的。

2.2 对聚丙烯D-108A/B液位测量的改造应用

D-108A/B是聚丙烯PK-101的主要设备，结构如图4，催化剂在罐中计量后注入大环管，控制丙烯反应活度，对催化剂液位测量要求精度非常高，达到毫米级。

原测量采用滑线变阻器测量液位变化，滑动变阻器与就地标尺固定在一起，活动端与连杆连接，随活塞杆上下运动改变电阻，检测电路测量电阻变化转换为4～20mA信号测量液位变化，其特点精度高。长时间运行后变阻器滑动杆表面易氧化，有水汽、油膜等污物，使滑动杆与检测电路接触不良，测量产生波动跳变，影响催化剂计量。其后又改为压力变送器方式测量，用软管与活塞连杆连接，软管灌注白油，活塞运动时变送器测量软管中白油高度变化引起的压力变化，转换为4～20mA信号检测液位，特点是结构简单，利用现有压力变送器改造，成本低，但春、冬两季大风天气下，软管晃动造成压力变化引起液位波动大。因此2017年检修停工期间，将其改造为磁致伸缩测量方式。

常规磁致伸缩测量如图1、3所示，一般安装于容器内部，但聚丙烯催化计量罐无法动火开口安装，因此一般磁致伸缩无法应用于此。因此我方作如下改进加以安装，如图5。

（1）位移传导部分，一端与活塞相连确保传感器（浮子球）与活塞的位移一致。同时考虑活塞和传感器连接线的强度、变形量和风阻等因素，连接线部分选用了316材质的细钢缆。同时增加了磁球的重量来减小风对测量稳定性的影响。而且将磁球部分安装在密闭的不锈钢筒体内，将风、水汽、油气等干扰因素隔绝，保证了仪表的可靠性和稳定性。

（2）测量部分。

采用外捆绑式，传感器测杆不直接接触磁球，通过磁球磁场对测杆内导波线脉冲叠加直接实现位移量的测量，维护方便。耐用。

此次改造创造性的将测杆与磁球分体使用，在保证磁致伸缩测量精度高的性能同时，避免了常规磁致伸缩安装方式接触介质，在罐体内部施工的不利因素，不改动D-108等设备的任何结构，减少对设备性能及寿命影响。

3  改造前后使用效果及总结

改造前受大风及雨雪天气影响较大，易产生突发性波动，影响操作人员正常操作，造成生产波动。

改造后液位随着活塞冲放剂规律型动作，无突发性波动，扰动较小。

参考文献

[1] 叶廷东，陈耿新，江显群，等.传感器与检测技术[M].北京：清华大学出版社，2016.

[2] 王博文，张露予，王鹏，等.磁致伸缩位移传感器检测信号分析[J].光学精密工程， 2016， 24（2）：358-364.

[3] 张裕悝.磁致伸缩线性位移传感器[A].全国压力计量测试新技术学术研讨会[C].2007.