磁致伸縮液位計在二硫化碳計量上的應用技術

 1．二硫化碳計量的困難性

       二硫化碳是粘膠化纖的主要原料，此外還廣泛的應用于醫藥、農藥、促進劑 、助劑、溶劑等方面，是一種重要的化工原料。因此，無論是在交易中，還是在工廠生產的內部成本管理中，對二硫化碳的計量都是必需的。但是，二硫化碳易燃易爆，在眾多的石油化學品中，它是zui危險的化學品之一。為了保證使用的安全，在運輸和儲存中都采用水封的方法，因為二硫化碳在標準狀態下的密度為 1．262g／em，比水重的多，所以在運輸和儲存的容器上方加上水，避免其揮發和與外界直接接觸。這樣做安全是保證了，但卻給計量增加 了困難。由于二硫化碳總是伴有水，因此，不能簡單地用流量計進行計量。如果用流量計計量 ，必須在流量計之前增加一個裝置，首先判別流過的是水還是二硫化碳，這就使計量變得很復雜 ，而且大大增加了成本，所以這種方法是不可行的；由于伴有水，稱重法計量也不可取。鑒于這種情況，通常采用容積計量法 。

采用容積計量，其計量器具必須做到如下幾點：

(1)必須是界面測量，而不是簡單 的液位測量；

(2)必須具有很高的精度，至少應優于 0．2％；

(3)按照防爆規范，二硫化碳應當屬于本安，IIC級T5組。即計量儀表的防爆級別應為 ialICT5以上。

2．現行的計量方法及存在的問題

        目前二硫化碳計量主要有以下幾種：

2．1 人工計量法

       在銅棒上涂上鉛油，插入容器內，由于二硫化碳和鉛油發生化學作用，使銅棒變黑，而水與鉛油不反應，保持原色。銅棒在容器內停留一定時間后取出，用皮尺或鋼卷尺測量發黑部分的長度，即代表二硫化碳在容器中的液位高度。這種方法每測一次都要涂鉛油，都要把容器打開、關閉，非常耗時、費力，并且有氣味，有損操作者的健康。更主要的是測量誤差大。首先，銅棒在容器內是否垂直、容器底部是否水平而引起的誤差；其次，鉛油涂的多少，銅棒插入時間的長短，界面是否穩定等諸多因素也會引起測量誤差；再者，皮尺、鋼卷尺本身精度就不高，拉的松緊也會有影響，不同的人測量結果也不 同 ，而且還會發生很大的偶然誤差。通常來說，人工測量的誤差至少在5～10mm以上，對于一個直徑為2600mm，長為12912mm的大罐，引起的計量偏差為 262．5～416．5kg，價值約682．5～1082．9元 。

2．2 磁翻板式液位計

       利用水和二硫化碳密度的不同，采用浮球原理來測量二者的界面，并以磁耦合的方式帶動翻板來顯示界面高度，或引發干簧繼電器動作輸出遠傳電信號。該類儀表由于有翻轉及干簧離合等機械動作環節，隨著時間和環境的變化，極易發生故障，可靠性不高。一般誤差都在±1％F·S，甚至更大，難以作計量用。

2．3 射頻導納式物位計

       射頻導納式物位計是在電容式物位計的基礎上發展起來的一種新型儀表，它是根據水和二硫化碳介電常數的不同來測量兩者的界面。該表安裝方便，性能可靠，zui小精度為±0．5％F·S，作為一般顯示和控制尚可，但用于高精度計量是不適宜的。

基于上述情況，二硫化碳計量一直是一個大難題，尋找精度高、性能可靠的計量儀表也一直是交易和生產的迫切需要，而磁致伸縮式液位計正是這樣一種理想的計量儀表。

3．磁致伸縮液位計的原理和特點

       磁致伸縮液位計是80年代末90年代初才出現的新型液位儀表，由于其性能可靠，精度高，曾引起測量界的轟動。

3．1磁致伸縮液位計工作原理

      磁致伸縮液位計是由測量管、浮子和電子變送器3部分組成。測量管外管為不銹鋼保護管，內部為磁致伸縮線；浮子沿測量管隨液面上升或下降，浮子內裝有*磁鐵，并在周圍形成磁場；電子變送器定時發出詢問(電流)脈沖，也稱起始脈沖，該脈沖沿磁致伸縮線向下傳播，在向下運動中，在其周圍也產生一個磁場。兩磁場相遇瞬間產生一個扭力，作用于磁致伸縮線上，形成一個返回脈沖。該脈沖以固定的速度向上傳播，并被電子變送器所接收。通過測量起始脈沖與返回脈沖之間的時間間隔，即可地確定被測液位的高度。

3．2磁致伸縮液位計的特點

       (1)、浮球測量原理該表仍以浮球原理為測量基礎，因此它不僅可以測液面，還可以測界面。除浮球外，沒有其它機械可動件，所以性能可靠，使用壽命長，測量范圍硬桿式為6．0m，軟纜式可達25m。同時它還可測介質的溫度。

       (2)、測量精度高精度高是該表的突出優點，其精度可達0．01％F·S。在現有的物位計中，只有浮子鋼帶、雷達和光纖物位計的測量誤差可達到毫米量級，但在實際應用中，其可靠性和準確性與磁致伸縮液位計相比仍有差·42·距。例如，光纖物位計的精度也僅為0．03％F·S。所以磁致伸縮液位計是容積計量的*選擇。

       (3)、安裝簡單標定方便磁致伸縮液位計另一個特點是安裝、調試、標定十分簡單方便。在安裝現場和安裝件確定之后，可準確計算出液位(或界面)零點及滿量程在測量保護管上的相應位置，在安裝前即可通電調試，把浮子分別置于零點和滿量程位置，調零點和滿量程輸出分別為4mA和20mA，無須通過液面(或界面)升降來調試、標定，大大節省了人力和物力，為用戶帶來極大的方便。液位計一般在出廠前已為用戶調好零點和滿量程，只要通電檢查儀表是否正常后，即可安裝，甚至省去調試和標定。

       (4)、關于防爆磁致伸縮液位計在實現本安防爆上較其它儀表略難些，不是所有型號的磁致伸縮液位計均能符合防爆現場的要求，在選用時應特別注意。相當我國ialICT5防爆等級，歐共體CE認證標志是EEXialICT5。而北美CM和CSA認證相應的等級應當是本安1級1區A組，這個防爆等級，只有少數型號磁致伸縮液位計才能達到。

3．3磁致伸縮液位計的性能參數:

        量程：0~16000mm

       精度：±0.5mm
       分辯率：0.1mm
       環境溫度:：-25℃~70℃
       液體溫度：-25℃~150℃
       過程接口：3/4″NPT
       電源：DC24V
       輸出信號：4~20mA,二線制/四線制,
       溫度測量：-25℃~70℃
       溫度誤差：±0.5℃
       防爆等級：ExiaⅡBT4
       通訊：RS-485，RS-232，Modbus，Hart等協議，可配CAN總線或按用戶要求。

※注：結合用戶訂制的管理系統軟件,可實現顯示各介質液位高度、溫度、體積、質量、密度等參數，并可自動生成報表及打印、網絡配送、遠程監控等*的管理功能。

4．應用及效果

       山東濰某大型化纖生產企業，其二硫化碳用量很大。原來曾用過磁翻板式液位計，但是故障較多，誤差也大，大部分是用人工計量。人工計量費時費力，偏差較大，不能適應現代化工業生產的需要。因此，在該公司計量處的安排下，有關專家進行現場勘察、設計，在短絲二分廠直徑2000mm和2600mm的兩個臥式罐上安裝了磁致伸縮液位計，用于進廠原料計量。。并配上4位數顯儀表，精度優于0．1％，zui大誤差≤2mm。投用以來運行良好，操作人員省去了繁瑣的勞動，在儀表室隨時可以監測到二硫化碳的貯量；計量和管理部門認為計量數據準確可靠，非常滿意；二硫化碳供應者也認為這種計量比原來更科學公正，認可。所以用磁致伸縮液位計計量二硫化碳是大家的共識，應用是成功的。充分利用磁致伸縮液位計的功能進行二硫化碳計量，還可以再提高一步。例如用兩個浮子，其一測二硫化碳界面，另一個用于測水的液面即總的液位高度，可以使生產更加安全。磁致伸縮液位計還有測溫度功能，能測出二硫化碳介質溫度，對其密度進行修正，可以使計量更加準確。