用两段远传磁翻板液位计来输出一个显示值的总结

 摘 要 根据现场设备、环境等因素的影响，现场需装两台远传加磁翻板液位计方能满足测量液位的使用，且两台磁磁翻板液位计有交叉显示部分，而要通过逻辑计算来显示成一个液位测量值来控制。用两段远传磁致伸缩液位计的4-20mA信号送入DCS，通过DCS系统的计算而显示一个液位控制点。设计结果表明，不仅方便了操作人员控制，也避免在现有的液位法兰进行改造，保证了安全性能，系统安装使用方便。

 

引言

随着工业生产的迅猛发展，高新技术在各行业中得到了广泛的应用，高科技含量的自动化仪表不断更新换代，各种液位计应用于不同储罐的液位测量。液位测量是保证了反应物料之间处于一个动态的平衡，如果液位测量过程中出现异常，液位测量仪表会及时报警。目前，主要液位测量仪表有超声波液位测量、差压液位测量、雷达液位测量、直接式液位测量等。液位测量数据越来越可靠，液位测量仪表正朝着高精度、多用途、低能耗、智能化的方向发展。针对一些比较特殊的大型设备不仅要装有远传的液位计，为安全考虑要求，现场必须配备远传和现场显示一体的磁翻板液位计。大型设备安装较长的液位计弊端很多：液位计太长运输不方便、液位计的支撑很麻烦、维修维护起来很麻烦、遇到震动比较大的场合安装不合适等。一般情况采用安装两段或多段液位计的方式进行测量，这样将大大降低了安装和维修的难度，但是如何将采集两段或多段远传液位信号集中控制一个调节回路？如何将两段或多段远传液位计的显示成一个液位值来供人员操作或供调节回路控制？这些问题值得探讨。

 

1 整体设计方案

见图1。

如图 1 由于液位计受设备口的约束，将原有两段现场翻板液拆除，为了方便工艺人员操作控制，将原有普通磁翻板液位计更换为两段带远传磁翻板液位计（远传部分变为磁致伸缩液位计，因为磁致伸缩液位就可以4-20mA输出，精度更高），将两段液位远传 4-20mA 信号传至 DCS 内的两个通道进行显示，然后通过计算机逻辑运算，将两个液位计各自的液位实际显示值，通过逻辑计算来正确选择其中的哪一个液位计应该来输出显示，从而得出一个最终的液位显示值。下部液位的气相口和上部液位的液相口互相有重叠，如何能更好的直观的显示液位值，方便于工艺人员操作和液位调节回路控制，便将下部液位计实际显示的百分比信号+上部液位计实际显示的百分比信号=实际显示的最终液位百分比。两个液位计液位显示值将通过DCS内部计算来完成最终液位显示结果。

 

2 磁致伸缩液位计的结构特点及其工作原理

2.1 磁致伸缩液位计的构成

磁致伸缩式液位计是一种可对动态系统中的连续液位、界面进行测量，并提供用于监视和控制模拟信号输出的高精度测量仪表，由360°内磁浮子、传感器（压磁传感器和磁致传感管）、塑封全智能化电子装置组成。液位计的核心部分是由一定的磁致伸缩物质构成的波导管。

 

2.2 液位计的工作原理

磁致伸缩液位计的传感器工作时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。在磁致伸缩液位计的传感器测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组永久磁环。当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得有磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置 [1] 。

 

其优点表现在如下方面。

（1）可靠性强。

（2）精度高。

（3）耐高温。

（4）耐高压。

（5）易于安装和维护简单。

（6）便于系统自动化工作。

 

3 DCS内部计算

计算机自动控制系统主要是运用计算机在数据采集中的应用和计算，现场液位计的测量数据输出标准信号到 DCS 计算机模块处理，处理器将收集到的液位信号，通过特定的程序计算来实现所要的计算结果，在实际的生产过程中，处理器就要对生产环节、规格及数据进行实时检测，并且存储检测到的数据，之后利用实际生产过程中的数据变化进行分析，将分析得到的结果提供给相应的操作人员，从而提高操作人员的工作效率和安全稳定运行 [2] 。

 

3.1 计算原理

见图2、图3。

如图 3 液位计 LT-1 的液相 a 和气相 b 的距离为1.95m；液位计LT-2的液相c和气相d的距离为 1.95m；LT-1 液位的气相口 b 和 LT-2 液位的液相口 c 的距离为 0.5m；当 LT-1 实际液位到达LT-2液位的液相口c位时，LT-1液位计的信号不输出，将由上部液位计 LT-2 来显示工作，信号也有LT-2液位计最终输出。

 

3.2 数据库中量程值的修改

如图3将LT-1液位计的总高度1.95m，占储氨罐 a 点到 d 点 3.4m 的 57%；而 LT-2 液位计的总高度1.95m，占储氨罐a到d点3.4m的57%;所以要将软件数据库内的量程值对应修改为：LT1量程下限：0%、量程上限 57%；LT2 量程下限：

0%、量程上限57%。

 

说明：量程上限值一定不能是 100%，否者两段液位最终计算出来的液位显示值将超出100%的范围。

 

3.3 逻辑控制部分的说明

见图4。

在数据库修改的基础上，LT-2液位液相口c 到 LT-1 液位气相口 b 点交叉部位距离为0.5m，当 LT-1 液 位 计 实 际 到 c 点 时, 也 就 是1.45m（43%）的情况下，液位计 LT-1 信号不输出，跳转到液位计 LT-2 信号来显示，程序中要在LT-2显示值加上常数43%（下部液位高度），将会显示最终的实际液位。

 

4 系统性能测试

通过在实际生产过程中的使用，液位计测量准确成绩显著，经过程序计算后的液位显示值误差控制在 1%，输出显示值运行稳定，未出现异常故障，这种计算方法不但减轻了操作人员繁琐的计算过程，而且应对带控制回路的液位测量更加适用。

 

5 结语

由于受设备本身结构的影响，很多设备及大型设备都装有两段或多段的液位计，并且每两段液位计之间法兰口还有重叠部位，这样使操作人员观察液位显示值很不直观，安装液位计很不方便而且测量误差很大，这样液位的信号不能直观的显示，致使调节回路不能自动控制。因此，便可通过上述计算方法进行直观液位显示、测量和回路控制。