第一(yī)部分
磁致伸縮指鐵磁質中磁化(huà)方(fāng)向(xiàng)的(dí)改變會引起介質(zhì)晶(jīng)格(gé)間距的改變，從而使得(dé)鐵磁質(zhì)的長度(dù)和體積發(fā)生改變的現象(xiàng)。磁致(zhì)伸縮式(shì)液(yè)位(wèi)計是(shì)基於磁致(zhì)伸縮原(yuán)理(lǐ)設計製造的(dí)液位計(jì)，它由(yóu)磁性(xìng)浮子驅動(dòng)的高(gāo)精度(dù)，高分辨率變送(sòng)器。
液位計原理
磁(cí)致伸縮(suō)式液(yè)位計(jì)的基(jī)本原理(lǐ)如下圖(tú)所(suǒ)示。其結構(gòu)分為(wéi)三(sān)部分(fēn)：浮(fú)球(qiú)，變(biàn)送(sòng)器(qì)和裝(zhuāng)有磁致綫的不鏽鋼(gāng)測(cè)量管。當(dāng)變送(sòng)器接通(tōng)電源後(hòu)，脈衝(chōng)發(fā)送(sòng)器(qì)和(hé)接(jiē)收(shōu)器開始(shǐ)工作，發(fā)送(sòng)器(qì)定(dìng)時(shí)向(xiàng)下(xià)端(duān)發(fā)送(sòng)低電流詢問脈衝信號，脈(mài)衝及(jí)其磁(cí)場(cháng)順著(zhuó)磁(cí)致(zhì)伸縮綫向(xiàng)下(xià)運(yùn)行，當(dāng)脈衝信號(hào)的磁(cí)場與(yǔ)浮球(qiú)內(nèi)的磁場相遇時，產(chǎn)生扭應力(lì)脈衝(chōng)，這個(gè)扭(niǔ)應力脈衝向(xiàng)磁致(zhì)綫(xiàn)兩端傳送。向下(xià)傳(chuán)送(sòng)的扭(niǔ)應(yīng)力脈衝被阻(zǔ)尼吸(xī)收(shōu)，向(xiàng)上傳送的(dí)扭應(yīng)力(lì)脈衝被(bèi)接收(shōu)器接(jiē)收(shōu)並(bìng)檢測出來(lái)。根據(jù)從(cóng)發(fā)出詢問(wèn)脈衝到接(jiē)收返(fǎn)回扭應力脈衝的(dí)時間差(chà)，就可計算出(chū)液(yè)位的(dí)高度並轉換成(chéng)4～20mA的輸(shū)出信號(hào)。
液位計特性
優點：
▶磁致(zhì)伸(shēn)縮(suō)液(yè)位計可動部件為浮子(zǐ)，維護(hù)量(liáng)極低，有(yǒu)利(lì)於降(jiàng)低(dī)維(wéi)護(hù)成本；
▶精度高(gāo)，一(yī)些(xiē)產(chǎn)品(pǐn)精(jīng)度已(yǐ)經可以(yǐ)達到0.1mm；
▶分辨率(shuài)*，可做(zuò)到微米(mǐ)級；
▶可同時測(cè)量總(zǒng)體液位和(hé)界麵(miàn)液(yè)位(wèi)，可應(yīng)用於兩(liǎng)種(zhǒng)不同液(yè)體之間的界位測量(liáng)；
▶安全性好，磁致伸(shēn)縮(suō)式(shì)液(yè)位計的(dí)防爆(bào)性(xìng)能(néng)高，本(běn)安防(fáng)爆，使用安(ān)全，特別(bié)適(shì)合對液(yè)體化(huà)工(gōng)原(yuán)料和(hé)易燃液(yè)體的測量。
缺點：
▶抗(kàng)幹擾能力(lì)略差（一般(bān)不建議(yì)用在(zài)電(diàn)廠等強電磁輻(fú)射(shè)的場所）；
▶測(cè)量(liáng)原(yuán)理(lǐ)導(dǎo)致(zhì)必須是接觸式(shì)測(cè)量；
▶介(jiè)質直接(jiē)接觸，浮球密封(fēng)要(yào)求(qiú)要嚴格(gé)，不(bù)適用於有(yǒu)壓(yā)，自聚，有腐蝕(shí)，有(yǒu)毒，高(gāo)黏(nián)度液(yè)體(tǐ)的測量(liáng)。
應(yīng)用注(zhù)意事項
1，由於測量(liáng)原理等(děng)因素(sù)，當(dāng)磁(cí)致伸縮式液(yè)位計處(chǔ)於強磁(cí)場(cháng)幹(gān)擾(rǎo)環境下(xià)，會(huì)使(shǐ)浮(fú)子(zǐ)受(shòu)的磁場力(lì)疊加導(dǎo)致(zhì)消(xiāo)磁。因此(cǐ)，安裝時應遠離(lí)強(qiáng)電磁環境(jìng)，如高(gāo)壓電(diàn)機(jī)，風機，離(lí)心(xīn)機，攪(jiǎo)拌器，變頻器(qì)，幹燥(zào)床(chuáng)等，需要急停，啟動的地方(fāng)，這些設(shè)備應做好接(jiē)地屏(píng)蔽工作(zuò)。同(tóng)時(shí)，磁致伸縮(suō)式液(yè)位計的(dí)信(xìn)號綫應遠(yuǎn)離(lí)高壓電源綫，並(bìng)使(shǐ)信號綫屏(píng)蔽(bì)層處於良(liáng)好接地狀(zhuàng)態(tài)。
2，靜電(diàn)放電(diàn)會幹擾磁(cí)致(zhì)伸縮式液位計的測量，使用(yòng)時應(yīng)使安(ān)裝(zhuāng)有液(yè)位計的設(shè)備(bèi)良好接地(dì)。
3，為(wéi)了避(bì)免射頻電(diàn)磁場輻射，需(xū)要(yào)在(zài)設計時考(kǎo)慮無綫儀表(biǎo)發(fā)射源(yuán)的位置，至少保(bǎo)證(zhèng)2m以上的(dí)距離。
4，對(duì)於浪(làng)湧(yǒng)衝擊非可控(kòng)的(dí)幹擾(rǎo)，一般(bān)會在(zài)現(xiàn)場側加(jiā)浪(làng)湧保(bǎo)護器(qì)，防(fáng)雷擊(jī)，保護電路板。浪(làng)湧保(bǎo)護器中的抑(yì)製元件(壓敏電阻MOV)是采用損耗自(zì)身的方式(shì)對衝(chōng)擊電流進(jìn)行消(xiāo)解(發熱，融(róng)化(huà))，對(duì)抗大電(diàn)流的衝(chōng)擊。這樣(yàng)就(jiù)可(kě)以(yǐ)很好(hǎo)地(dì)保護磁致(zhì)伸縮式液位(wèi)計的本(běn)體(tǐ)安全(quán)。
5，工(gōng)頻(pín)磁場多數由(yóu)工頻機泵(bèng)產(chǎn)生(shēng)，安裝磁致(zhì)伸縮式液(yè)位(wèi)計時應(yīng)盡(jìn)量遠(yuǎn)離工頻機泵。
6，如(rú)果介質溫(wēn)度(dù)變化(huà)過大，磁(cí)致(zhì)伸(shēn)縮式液(yè)位計不宜作為(wéi)計(jì)量(liáng)級(jí)的儀表(biǎo)使(shǐ)用(yòng)。但(dàn)是，隻(zhī)要滿(mǎn)足平均每變化10℃，輸出值(zhí)變(biàn)化(huà)小於2mm的(dí)條件，介質溫度累計變化所(suǒ)產生(shēng)的(dí)誤差一(yī)般(bān)在測量要(yào)求(qiú)誤差(chà)範圍(wéi)之(zhī)內(nèi)。
7，在(zài)振動環境使用時(shí)，也(yě)會影(yǐng)響精(jīng)度，液(yè)位計最好安裝在非振(zhèn)動的工(gōng)況條(tiáo)件下。
第二部分
，工(gōng)作原理(lǐ)
磁(cí)翻板液位(wèi)計是(shì)根(gēn)據(jù)磁(cí)極耦(ǒu)合(hé)原理(lǐ)，阿基(jī)米德(dé)（浮(fú)力(lì)定(dìng)律）等原(yuán)理(lǐ)巧妙地結合(hé)機械(xiè)傳(chuán)動的(dí)特性(xìng)而(ér)開(kāi)發(fā)研(yán)製的一(yī)種專(zhuān)門(mén)用(yòng)於液位測(cè)量的(dí)裝置。
二，常(cháng)用磁(cí)翻板液位計(jì)安裝形式
安(ān)裝形(xíng)式常用的為(wéi)A型(xíng)和B型(xíng)。
A型(xíng)頂(dǐng)裝(zhuāng)式磁翻(fān)板液位計(jì)分(fēn)為上下(xià)兩部分，上(shàng)部(bù)在容器頂部，下(xià)部(bù)安裝在(zài)容器內(nèi)，由(yóu)法蘭與容器(qì)法(fǎ)蘭(lán)連接。液下部(bù)分導管內浮子(zǐ)由連(lián)杆(gān)與上部(bù)導管(guǎn)內(nèi)磁(cí)性(xìng)頭連(lián)成一體。當(dāng)液(yè)體變化時(shí)，浮子(zǐ)帶動(dòng)磁鋼(gāng)在(zài)導管內上(shàng)下(xià)運動(dòng)，帶動顯示部(bù)分紅白(bái)指示(shì)球翻(fān)轉(zhuǎn)，在(zài)麵板上讀得液位高度。
B型側(cè)裝式(shì)磁翻(fān)板液(yè)位計有一(yī)個(gè)容納浮(fú)球(qiú)的(dí)腔(qiāng)體(tǐ)（稱為主(zhǔ)體(tǐ)管或(huò)外(wài)殼(ké)），它通過法(fǎ)蘭或其他接(jiē)口與(yǔ)容器組(zǔ)成一(yī)個連通器；這(zhè)樣(yàng)它(tā)腔體內的液麵(miàn)與容器(qì)內(nèi)的(dí)液(yè)麵(miàn)是相(xiāng)同(tóng)高度的(dí)，所(suǒ)以腔(qiāng)體內(nèi)的(dí)浮球(qiú)會隨著容(róng)器內液麵的(dí)升(shēng)降而升降(jiàng)；這時候我(wǒ)們(mén)並不能看到液(yè)位，所(suǒ)以(yǐ)我們(mén)在(zài)腔(qiāng)體的外(wài)麵(miàn)裝了一(yī)個翻(fān)柱(zhù)顯(xiǎn)示器，因為我們在(zài)製(zhì)造(zào)浮球時(shí)在(zài)浮(fú)球沉入液(yè)體與(yǔ)浮(fú)出部(bù)分的交(jiāo)界(jiè)處安(ān)裝了磁鋼(gāng)，它與浮球隨液(yè)麵(miàn)升(shēng)降(jiàng)時(shí)，它的(dí)磁性透(tòu)過外(wài)殼(ké)傳遞給(gěi)翻柱(zhù)顯示器，推動磁(cí)翻柱(zhù)翻轉180°；由(yóu)於(yú)磁翻柱(zhù)是(shì)有紅(hóng)，白(bái)兩個(gè)半(bàn)圓柱(zhù)合成的(dí)圓(yuán)柱體，所以(yǐ)翻轉180°後朝向(xiàng)翻柱(zhù)顯示器(qì)外(wài)的(dí)會(huì)改(gǎi)變(biàn)顏色（液(yè)麵(miàn)以下(xià)紅色(sè)，以(yǐ)上白(bái)色(sè)），兩色交(jiāo)界處即是液麵的高度。
A型和(hé)B型兩種液(yè)位計(jì)雖然在外觀和結構(gòu)上(shàng)有所區別，但(dàn)是其關(guān)鍵(jiàn)工(gōng)作(zuò)部分和工作原理(lǐ)基本相同，主(zhǔ)要為磁翻板和磁變(biàn)送器(qì)兩(liǎng)部(bù)分需(xū)要在此(cǐ)另行(háng)說明(míng)磁(cí)翻(fān)板(bǎn)部分(fēn)的(dí)圖(tú)示如下圖所示，對(duì)應本(běn)圖為(wéi)側裝式磁(cí)翻板(bǎn)液位(wèi)計的(dí)磁翻(fān)部分描(miáo)述，頂裝(zhuāng)式的區別在於磁(cí)浮(fú)子(zǐ)不(bù)在(zài)浮球(qiú)內，而是(shì)通過連(lián)杆連接(jiē)下部(bù)浮(fú)球(qiú)。
三，液(yè)位(wèi)變(biàn)送裝置
為了擴(kuò)大(dà)液(yè)位(wèi)計的(dí)使(shǐ)用範圍，還可以(yǐ)根(gēn)據相關(guān)標(biāo)準及(jí)要求增加液(yè)位變送裝(zhuāng)置，以輸出(chū)多種(zhǒng)電(diàn)信(xìn)號(hào)。其(qí)中，4～20mA電流(liú)信(xìn)號是(shì)比較常(cháng)用(yòng)的(dí)一種。比如：在(zài)監(jiān)測液位(wèi)的同(tóng)時(shí)磁控(kòng)開關信號可用(yòng)於對(duì)液(yè)位(wèi)進(jìn)行控製(zhì)或(huò)報警(jǐng)；在翻柱液位(wèi)計(jì)的基礎上(shàng)增加了(liǎo)4~20mA變送(sòng)傳感器，在現場(cháng)監測(cè)液位(wèi)的(dí)同(tóng)時，將液(yè)位的(dí)變(biàn)化(huà)通過(guò)變送(sòng)傳(chuán)感器，綫(xiàn)纜(lǎn)及(jí)儀表傳到控(kòng)製室(shì)，實現遠程監(jiān)測和(hé)控(kòng)製(zhì)。
磁(cí)變送器（幹簧(huáng)管(guǎn)變送器(qì)）：與(yǔ)磁(cí)開關的(dí)原理(lǐ)相似，它(tā)是捆綁在(zài)浮(fú)筒外(wài)麵。當浮(fú)筒裏(lǐ)麵的(dí)浮(fú)子隨(suí)著(zhuó)液位變(biàn)化時，上下(xià)移(yí)動(dòng)，浮子(zǐ)中的(dí)磁鋼(gāng)所在的(dí)位置(zhì)將改變幹簧管(guǎn)中(zhōng)磁(cí)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)（閉(bì)合），隻(zhī)有(yǒu)在磁(cí)鋼作用範圍(wéi)內(nèi)的(dí)幹(gān)簧(huáng)管(guǎn)閉(bì)合(hé)，其(qí)它(tā)都處於開(kāi)路(lù)狀(zhuàng)態(tài)，從而(ér)改變(biàn)回(huí)路的電阻值(zhí)，或者(zhě)說是(shì)改(gǎi)變了輸出(chū)回路的(dí)阻(zǔ)值。浮(fú)子的(dí)位置相(xiāng)當(dāng)與(yǔ)電位器(qì)的滑(huá)動點(diǎn)，隨(suí)著(zhuó)浮(fú)子的位置變(biàn)化(huà)，引起上下電(diàn)阻的(dí)抽頭（上下(xià)電阻值(zhí)）變(biàn)化(huà)，液位(wèi)越低，電阻值越(yuè)大，越(yuè)高(gāo)電阻越小(xiǎo)（出綫在頂部）。由於(yú)回路(lù)是(shì)恒(héng)（定(dìng)電(diàn)）流(liú)，再通過電流/電壓(yā)轉換，進而可以轉(zhuǎn)化為4~20mA/HART等信(xìn)號。液(yè)位(wèi)變化，液位旁(páng)邊的磁開(kāi)關閉(bì)合，電(diàn)阻值(zhí)變化，輸(shū)出電壓(yā)隨之變(biàn)化。
四，針對頂(dǐng)裝(zhuāng)型磁翻板液(yè)位(wèi)計的(dí)故(gù)障(zhàng)維(wéi)修(xiū)和維護
對(duì)於(yú)頂裝(zhuāng)式(shì)磁(cí)翻板(bǎn)液位(wèi)計出(chū)現的液(yè)位顯示不準確的情(qíng)況一(yī)般(bān)有以(yǐ)下(xià)幾種原因：磁浮子損壞(huài)導致的(dí)磁(cí)力(lì)不足；磁浮子在(zài)液位(wèi)計(jì)管中卡(qiǎ)阻；浮筒(tǒng)泄露，磁翻板(bǎn)卡(qiǎ)阻(zǔ)或損壞。
針對以上幾種(zhǒng)原因的判(pàn)斷(duàn)一般均(jūn)可以通(tōng)過(guò)以下步驟進(jìn)行判(pàn)斷，該方(fāng)法同(tóng)樣(yàng)適(shì)用於(yú)常規檢(jiǎn)修。
1.用(yòng)實驗(yàn)磁體在(zài)磁翻(fān)板液位計的(dí)有機玻璃(lí)蓋(gài)板上上(shàng)下刷動，如不能(néng)正(zhèng)常變化應(yīng)針(zhēn)對(duì)磁(cí)翻板(bǎn)進(jìn)行檢修，如果(guǒ)磁翻板正常(cháng)變(biàn)化，則磁(cí)翻(fān)板*，進(jìn)行(háng)下一(yī)步檢修(xiū)。
2.確(què)認儲(chǔ)罐內具備(bèi)拆(chāi)口條件(jiàn)的情(qíng)況(kuàng)下(xià)，將液(yè)位(wèi)計法蘭(lán)與儲(chǔ)罐法(fǎ)蘭(lán)的螺栓拆卸(xiè)掉(diào)。
3.垂直提(tí)起液(yè)位(wèi)計本(běn)體50cm，正常(cháng)情況下磁翻板顯示應(yīng)下降50cm。
4.用(yòng)手(shǒu)抓(zhuā)住連杆，向(xiàng)下按(àn)20cm左右(yòu)，正(zhèng)常(cháng)情(qíng)況下(xià)磁翻(fān)板顯示(shì)應(yīng)下降(jiàng)20cm，然後回(huí)升20cm，浮筒(tǒng)回彈(dàn)明(míng)顯。
故障現(xiàn)象：1.如(rú)果(guǒ)第二步(bù)操作完(wán)畢(bì)，磁(cí)翻板(bǎn)不(bù)能顯示(shì)下降50cm，則有可(kě)能是磁(cí)性不(bù)足或者磁(cí)浮(fú)子(zǐ)卡阻。2.第三(sān)步操作中(zhōng)，如果下(xià)按困難，則磁浮子(zǐ)卡(qiǎ)阻(zǔ)，更換磁(cí)浮(fú)子，如果下按(àn)阻(zǔ)力不很大(dà)，並(bìng)且顯示(shì)不(bù)能正(zhèng)常回復，則磁(cí)浮(fú)子(zǐ)磁力(lì)不(bù)足(zú)更換磁浮(fú)子。3.以(yǐ)上故(gù)障確認完畢，對浮筒(tǒng)回(huí)彈進行(háng)重新(xīn)評(píng)估，進(jìn)而確(què)定浮筒是(shì)否泄(xiè)露，如泄(xiè)露(lòu)考慮(lǜ)焊接(jiē)或更換(huàn)。以上問題描述參考(kǎo)下圖(tú)標(biāo)識(shí)，（本(běn)圖為示意，部分(fēn)細節(jié)未畫出）
五，針(zhēn)對側(cè)裝(zhuāng)型(xíng)磁翻板(bǎn)液(yè)位(wèi)計的故障維修(xiū)及(jí)維護(hù)
磁翻(fān)板(bǎn)液(yè)位計原理(lǐ)上能夠(gòu)實(shí)現準確(què)的(dí)液(yè)位，界位檢測，但在(zài)使(shǐ)用(yòng)過程中很多(duō)磁(cí)翻(fān)板液(yè)位計仍出現(xiàn)顯(xiǎn)示不(bù)準(zhǔn)，出現(xiàn)液位跳(tiào)變(biàn)性變化或(huò)者(zhě)畫直(zhí)綫(xiàn)等(děng)現象(xiàng)，主要(yào)的(dí)原因之一就是浮子髒(zàng)汙，其二就(jiù)是介(jiè)質(zhì)較(jiào)粘(nián)稠和結晶造(zào)成(chéng)的(dí)。這(zhè)是(shì)磁(cí)翻(fān)板(bǎn)液位計(jì)使用中最常見(jiàn)也(yě)是最易引起(qǐ)故(gù)障(zhàng)的原因(yīn)。
浮(fú)子出(chū)現(xiàn)卡阻的故障，我(wǒ)們(mén)通常(cháng)的做(zuò)法(fǎ)就是拆卸(xiè)浮子液位(wèi)計下(xià)方(fāng)的法蘭，拿(ná)出浮子進(jìn)行(háng)人工清洗去汙。
第三(sān)部分
磁(cí)翻版液(yè)位(wèi)計和(hé)磁致伸縮式液位(wèi)計的區別，具(jù)體如下(xià)。
相同(tóng)點：都(dū)是(shì)利用(yòng)浮(fú)力原理(lǐ)和(hé)磁感應原(yuán)理(lǐ)。具體見常(cháng)用液位計工(gōng)作(zuò)原理（一(yī)）。
區別：
磁(cí)翻(fān)板(bǎn)液(yè)位計(jì)：具(jù)有(yǒu)就地指示的(dí)功(gōng)能(néng)，如果需(xū)要傳(chuán)送給DCS，需(xū)要增(zēng)加變(biàn)送器(qì)，變送器可(kě)以(yǐ)選(xuǎn)擇需要或者(zhě)僅(jǐn)有就地指示(shì)的功能。
磁致伸(shēn)縮式液(yè)位計：
它(tā)的數(shù)據(jù)隻顯示在變(biàn)送器上麵，變送器(qì)（由(yóu)發送器和(hé)感應器組成）是磁致(zhì)伸縮式液位計(jì)發揮作(zuò)用必(bì)須構成(chéng)的(dí)一個部(bù)件(jiàn)。
利用(yòng)兩個不同磁場相(xiāng)交(jiāo)產(chǎn)生一個應變脈(mài)衝(chōng)信號(hào)，然(rán)後(hòu)計(jì)算(suàn)這(zhè)個信號被探測(cè)所需的(dí)時(shí)間周期(qī)，從(cóng)而(ér)換(huàn)算出(chū)準(zhǔn)確(què)的位置(zhì)。這(zhè)兩個(gè)磁(cí)場(cháng)一(yī)個來自(zì)在傳感器(qì)外(wài)麵的活(huó)動磁鐵(tiě)，另(lìng)一(yī)個(gè)則源自傳感器內波(bō)導(dǎo)管（Waveguide）的電流(liú)脈(mài)衝，而這(zhè)個電流脈衝其實是由傳感器(qì)頭的固有(yǒu)電子部件所(suǒ)產(chǎn)生的。當兩(liǎng)個磁(cí)場(cháng)相交時，所產(chǎn)生的(dí)一個應(yīng)變(biàn)脈衝（StrainPulse）會(huì)以聲(shēng)音(yīn)的固定(dìng)速(sù)度運行(háng)回(huí)電子部件的感(gǎn)測(cè)綫(xiàn)圈(quān)。從產生(shēng)電流脈衝的(dí)一(yī)刻(kè)到測(cè)回應(yīng)變脈(mài)衝(chōng)所需(xū)要的(dí)時(shí)間(jiān)周(zhōu)期乘以(yǐ)這(zhè)個(gè)固定(dìng)速度(dù)，我們便能(néng)準確的(dí)計(jì)算出位置(zhì)磁(cí)鐵的(dí)變(biàn)動(dòng)。精(jīng)度稍高一(yī)點。
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