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溴素液位計原理、分類及檢定方法的探討
一、本文概述
石油化工企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場會使用了大量的液位計及界面計，這些用于測量介質(zhì)液位的儀表統(tǒng)稱為液位計。液位計作為一種重要的過程儀表，無論維持生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)中還是使用在保證安全的緊急關(guān)斷系統(tǒng)中，對于企業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)與安全生產(chǎn)，作用都是非常重要的。鑒于此，對于液位計的檢定工作就顯得特別重要。只有保證了液位計的準(zhǔn)確可靠才能保證其在工程中的使用并發(fā)揮其重要作用。本文則是分別從液位計的測量原理、分類出發(fā)，詳細(xì)論述了液面型及界面型溴素液位計的檢定方法及注意事項。重點(diǎn)闡述了液面型液位計與被測介質(zhì)密度差異的修正以及用水做檢定介質(zhì)時水的密度與被測介質(zhì)密度差異的修正。
二、浮力式液位計原理及分類
液位計是工業(yè)過程測量和控制系統(tǒng)中用以指示和控制液位的儀表。當(dāng)一個物體放在液體中時，液體對它有一個向上的浮力。浮力的大小等于物體排開液體的重量，浮力式液位計就是基于這個原理工作的。液位計按照工作原理可分為：直讀式、浮力式、靜壓式、電磁式、超聲波式和輻射式等。浮力式液位計又分為恒浮力式液位計（如溴素液位計）和變浮力式液位計。我們這里只探討用于石油工業(yè)中*多的恒浮力式液位計的檢定方法。在工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要測量容器內(nèi)的固體料位、液體液位和兩種不相混合物料的分界界面位置，我們把這種測量統(tǒng)稱為物位測量。相應(yīng)的把測量固體料位的儀表稱料位計，測量液位的儀表稱液面型液位計，測量分界面位置的儀表稱界面型液位計。
三、液面型液位計的檢定方法探討
1.液位計的安裝要求
1.1 液位計數(shù)據(jù)參數(shù)的核實(shí)
溴素液位計安裝前必須與數(shù)據(jù)表（設(shè)計要求）核實(shí)各項參數(shù)。*主要的檢查項目包括：位號、量程、準(zhǔn)確度等級、被測介質(zhì)密度、輸出信號類型（石油工業(yè)中大多為4～20mA輸出，本文僅以此輸出信號為例）、被測介質(zhì)的溫度和壓力等。
1.2傳感器零位的位置確定
石油工業(yè)中的液位計量程的確定是以罐體*底部為基準(zhǔn)來確定的，如200～1200mm。這里的200mm是指液位計外筒與罐體連接的下法蘭（以下簡稱下法蘭，液位計外筒與罐體連接的上法蘭簡稱上法蘭）水平中心線距離罐底的距離。當(dāng)我們將液位計安裝后必須檢查傳感器零位是否距離罐底部200mm，即零位應(yīng)與下法蘭中心在同一水平線上。這一點(diǎn)非常重要。
1.3 變送器測量范圍的確定
變送器的測量范圍即內(nèi)部參數(shù)的數(shù)值。變送器的測量范圍下限一般為0mm，上限為液位計上下兩法蘭之間的距離。如液位計量程為200～1200mm，那么變送器的測量范圍應(yīng)設(shè)定下限LRV為Omm，上限URV為1000mm。這里大家應(yīng)注意變送器的測量范圍與液位計量程不是一個概念。如變送器帶液晶顯示，當(dāng)液位到達(dá)下法蘭時，我們?nèi)绾问挂壕э@示為200mm輸出為4mA呢？大多數(shù)廠家在菜單里都有此功能，以K—TEK生產(chǎn)的液位計為例，其菜單里有液位計偏移量的設(shè)定，我們可以將此數(shù)值改為200。如果此項小數(shù)點(diǎn)前只有兩位，那么可以先將單位改成cm，將液位計偏移量改為20，然后再將單位改成mm即可。
1.4 浮球磁性點(diǎn)位置的確認(rèn)
浮球磁性點(diǎn)位置的確認(rèn)非常重要，對于檢定工作也非常關(guān)鍵，目前也沒有相關(guān)文獻(xiàn)提出非常好的辦法。為此這里提出幾個方法與各位共同探討。方法一：由于浮球在工作時一直浮在介質(zhì)中上下運(yùn)動，根據(jù)阿基米德定律，可以用電子秤測量得到浮子質(zhì)量，接下來對浮球排開介質(zhì)的體積V建立數(shù)學(xué)模型。用游標(biāo)卡尺測量出球半徑，即可求出為浮球磁性點(diǎn)到浮球底部的實(shí)際高度h。由于浮球上是一圈磁性帶，很難測出其磁性點(diǎn)。可以根據(jù)廠家給出的數(shù)據(jù)h’來與h比較，那么就會得到一個差值△h。這個值我們作為修正的一個分量。方法二：由于我們的石油工業(yè)中用到的液位計其測量的介質(zhì)密度一般在（0.8～1.0）×103kg/m3范圍內(nèi)，因此我們可以用0.8×103kg/m3密度的酒精來配制合適密度的混合溶液：溶液配比完成后，為了驗(yàn)證混合溶液是否為我們需要的密度的液體，可用相應(yīng)準(zhǔn)確度等級的密度計進(jìn)行驗(yàn)證。然后將浮球放入盛有標(biāo)準(zhǔn)液體的量筒中，實(shí)驗(yàn)得出矗。理論上磁性點(diǎn)應(yīng)該與液面重合，實(shí)際有可能存在差異，因此需要進(jìn)行修正差值△h。
1.5 浮球安裝就位
傳感器、變送器、浮球等原件確認(rèn)完成后，將浮球裝入液位計外筒。由于浮球與被測介質(zhì)密度的差異而產(chǎn)生的高差修正，這里介紹兩個方法：方法一：將變送器的量程由原來的LRV、uRV改為LRV+△h、URV+△h。將偏移量減去△h即可。方法二：將傳感器上移△h。方法一較方法二，簡單方便，工作量小。
2.檢定實(shí)例
現(xiàn)有一液位計被測介質(zhì)密度為O.85×103kg/m3，輸出信號為4～20mA。測量范圍200～1200mm，準(zhǔn)確度等級0.25級。廠家提供的h’為172mm。檢定如下：
2.1 核對儀表信息參數(shù)無誤。
2.2 將傳感器零點(diǎn)與下法蘭中心線對齊。
2.3 用酒精和水配制好0.85×103kg/m3密度的標(biāo)準(zhǔn)液體。根據(jù)廠家提供的h’在浮球上標(biāo)注出其位置，然后用游標(biāo)卡尺向浮子底部標(biāo)注出刻度，便于讀數(shù)。把浮球放入配制好的標(biāo)準(zhǔn)液體中讀出h為170mm，那么△h為2mm。
2.4 變送器量程設(shè)置。4mA輸出點(diǎn)，LRV=2mm；20mA輸出點(diǎn)，URV=1200一200+2=1002mm。
2.5 安裝好浮球。
2.6 用配置好的0.85×103kg/m3密度的標(biāo)準(zhǔn)液體進(jìn)行檢定。檢定點(diǎn)分5點(diǎn)：200，450，700，950，1200mm。輸出分別為4，8，12，16，20mA。誤差不超過±0.04mA為合格。過±0.04mA為合格。
2.7 也可以用潔凈的水作為檢定介質(zhì)。但是需要知道由于水的密度與被測介質(zhì)的密度差引起的高差。具體做法是將浮球放入盛有潔凈水的量筒中讀出其高度值hw，由于水與被測介質(zhì)密度差引起的高差值△h’=h-hw，則檢定點(diǎn)就變成了：200mm-△h’、450mm-△h’、700mm-△h’、950mm-△h’、1200mm-△h’。輸出分別為4，8，12，16，20mA。誤差不超過±0.04mA為合格。
四、結(jié)論與認(rèn)識
綜上所述，本文提及的浮球式液面型液位計的檢定方法是較為全面且符合實(shí)際的。其用途也是非常突出的，尤其是在維持生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)中以及使用在保證安全的緊急關(guān)斷系統(tǒng)中均能發(fā)揮其重要作用。
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