常州鑫旺儀表有限公司電浮筒液位計(jì)結(jié)構(gòu)與工作原理
作者:常州鑫旺儀表有限公司
2021-06-07
0、引言：
在PET裝置生產(chǎn)中, 反應(yīng)器內(nèi)物料的停留時(shí)間是比較關(guān)鍵的指標(biāo)。為了保證反應(yīng)器內(nèi)物料的停留時(shí)間穩(wěn)定,工藝人員必須隨時(shí)了解反應(yīng)器內(nèi)物料的液位變化情況,也就是說必須使用在線液位測量儀表。液位測量儀表的種類很多, I.C.ECKARDT公司的電浮筒液位計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、測量準(zhǔn)確、反應(yīng)靈敏 、穩(wěn)定性高 ,且?guī)Ц邷責(zé)崦綂A套,不易結(jié)料等特點(diǎn) ,在 PET裝置上得到了廣泛的應(yīng)用。
1、結(jié)構(gòu)及原理：
電浮筒液位計(jì)組成如圖 1所示,主要由帶 HART通訊協(xié)議液晶顯示組件,保護(hù)盒內(nèi)傳感器及底座, 扭力桿帶夾套,帶鏈條的金屬浮筒等 4部分組成。
圖 1 電浮筒液位計(jì)組成
圖 1 電浮筒液位計(jì)組成
浸到物料中的帶鏈條的金屬浮筒要受到阿基米德浮力, 如圖 2 所示。浮筒所受的浮力 F浮=ρ液×V排×g。其中 ρ液為物料密度 ,穩(wěn)定后基本不變；
V排為浮筒浸在物料中所排開的體積, V排=S×L, S為浮筒橫截面積, L為液位高度 ;g為重力常數(shù)。所以浮力與液位高度成正比關(guān)系。浮筒所受浮力經(jīng)水平桿 ,通過扭力桿將力傳送到帶底座的傳感器,改變傳感器中電阻應(yīng)變片的受壓程度 , 以達(dá)到改變電阻的目的。兩組應(yīng)變片以惠斯登電橋形成連接, 連接到帶 HART通訊協(xié)議液晶顯示組件 , ***終由于液位變化 , 引起應(yīng)變片電阻值的變化 , 導(dǎo)致輸出 4 ～ 20m A電流發(fā)生變化, 因而輸出電流與浮力或液位成線性關(guān)系 。
圖 2 浮筒的受力分析
圖 2 浮筒的受力分析
2、結(jié)構(gòu)分析：
公司利用二線裝置停車大修期間, 對運(yùn)行時(shí)無法拆卸的 3臺(tái)電浮筒液位計(jì), 及時(shí)進(jìn)行了拆卸解體,對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了更加詳細(xì)的了解。下面是拆卸過程簡述:①先對扭力桿夾套后端蓋的密封堵頭進(jìn)行熱拆 ,拆開即可看到固定扭力桿的調(diào)芯片及調(diào)芯專用螺釘。②拆下所有法蘭螺絲, 將電浮筒液位計(jì)整體從反應(yīng)器上拿下 ,并及時(shí)取下帶鏈條的金屬浮筒,然后整體帶到維修間后再進(jìn)行解體。 ③拆開傳感器及底座處的線路端蓋 ,脫開與液晶顯示組件相連的2個(gè)接線插頭 , 并小心地松開傳感器應(yīng)變片的 2顆固定螺絲,將傳感器底座與傳感器一并拿出 。 ④將傳感器保護(hù)盒從散熱片上拆下 ,拆散熱片 ,此過程部分拆下的 O形圈及石棉墊片需進(jìn)行更換。 ⑤隨后將剩下部分上專用夾具 , 進(jìn)行拆卸與扭力桿相連的水平桿 ,并拆卸用于球面密封壓緊用的、且扭力桿從中穿過的一個(gè)固定螺母,并留下夾套殼體部分 。
3、在線維修：
對電浮筒液位計(jì)結(jié)構(gòu)清楚后, 對于在線時(shí)出現(xiàn)的一些故障就敢于進(jìn)行在線維修。我公司二線裝置3臺(tái)電浮筒液位計(jì)于 2009年 2 月 2日先后投用 , 但其中一臺(tái)電浮筒液位計(jì) LC14002, 對比反應(yīng)器上另一臺(tái)導(dǎo)納液位計(jì)曲線 , 在 2月 3日出現(xiàn)了短時(shí)間大幅波動(dòng)的情況,如圖 3。
圖 3 電浮筒液位計(jì)測定曲線波動(dòng)狀況
圖 3 電浮筒液位計(jì)測定曲線波動(dòng)狀況
分析原因,初步估計(jì)為帶 HART通訊協(xié)議液晶顯示組件故障引起,隨后采用替換法進(jìn)行了更換液晶顯示組件模塊的操作, 并根據(jù)當(dāng)前的液位 PV值進(jìn)行了模塊內(nèi)上下限的設(shè)置,換好液晶模塊后液位波動(dòng)由原***大 35%減小為 16%,還是不能滿足工藝要求經(jīng)過與廠家交流, 又懷疑傳感器傳送過來的鉑電阻信號(hào) Pt100電阻值波動(dòng)可能導(dǎo)致輸出信號(hào)波動(dòng) , 隨后又做了將液晶顯示模塊中的 2根紅線剪斷, 將現(xiàn)場過來的電阻信號(hào)脫開, 直接加 118 Ψ電阻信號(hào)給液晶顯示模塊 , 觀察波動(dòng)幅度有所變小 , 但仍有10%的信號(hào)波動(dòng) , 仍無法滿足工藝要求 。
圖 4 新傳感器測定曲線
圖 4 新傳感器測定曲線
由于液位信號(hào)仍有較大幅度的波動(dòng) ,為進(jìn)一步查找信號(hào)波動(dòng)的原因,我們做了大膽的設(shè)想:在線更換內(nèi)部傳感器 。先準(zhǔn)備拆卸和組裝傳感器的安裝座,以及拆卸傳感器用的專用工具, 如內(nèi)六角扳手、開口扳手、針形工具等。隨后至現(xiàn)場電浮筒液位計(jì) LC14002處,使用內(nèi)六角扳手打開的傳感器保護(hù)盒,用針形工具小心地將接線插頭的線挑出并理順,用內(nèi)六角扳手小心地松開鎖緊應(yīng)變片的 2顆螺絲,再擰下固定傳感器底座的 3顆螺絲, 即可將傳感器與其底座一并取出,放在安裝座上, 用專用工具對傳感器進(jìn)行更換。
***后將新的傳感器與底座一并安裝于現(xiàn)場保護(hù)盒內(nèi),并調(diào)整好與應(yīng)變片的預(yù)應(yīng)力,接線通電。根據(jù)當(dāng)前液位 PV=8.8 N值, 量程為 7.15 N, 為讓液位顯示38%, 設(shè)置相應(yīng)的上下限值為 13.23 N和 6.08 N, 對比該反應(yīng)器上另一個(gè)導(dǎo)納液位計(jì), 電浮筒液位計(jì)LC14002運(yùn)行至今,波動(dòng)大大減小為 3%以內(nèi),基本滿足工藝要求,附近期記錄曲線圖 4如下 。
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