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带隔离膜片压阻式变送器及其在液位测量中的应用
发布时间：2017-09-01
随着我国经济的高速发展和工业自动化水平的日益提高，在石油几化工、医药、食品、冶金、电厂、矿山、城镇排供水、水文勘探等领域的许多场合都需要对水位或液位进行准确的测量与控制。为了方便广大用户的合理设计选型，以提高液位测控效率及项目总体经济效益，现就结合我们麦克传感器有限公司多年来生产经营液位传感器、变送器及控制仪器仪表的实践经验，谈一谈带隔离膜片压阻式变送器的工作原理、结构设计、选型要求以及在液位(水位)测量中的安装使用，维修保养等方面的有关间题。
一、工作原理、结构形式与技术性能
从国内目前的应用水平看，压阻式液位变送器的应用正逐步成为液位测量的主要手段。这种变送器的基本工作原理相同，结构形式也无根本性差异，因此，为方便起见，现通过麦克传感器公司组装生产的426W系列全密封潜入式一体化压阻液位变送器加以说明。
1.基本测量原理
压阻式液位变送器对液位的测量是把与液位深度成正比的液体静压力通过变送器感测并转换成电流(或电压)信号输出，从而建立起输出电信号与液体深度的线性对应关系，实现对液位的测量.基本测量原理如图1所示。
式中 P―变送器在测量点受到的液体静压力
y―被测液体比重
h―测量点至液面的深度，即液位
2.结构形式
带隔离膜片压阻式液位变送器一般由充油芯体(传感器部分)、放大电路、不锈钢壳体、密封元件和通气电缆等组成(见图2)。其中核心部件―充油芯体(见图3)是由敏感元件硅片、膜片、金属壳体和硅油(充注于膜片与敏感元件硅片之间)组成.为了避免实际应用中被测液体长期直接作用于敏感元件对硅片寿命及性能的影响，我们麦克公司的液位变送器选用欧洲名牌瑞士KELLER公司的充油芯体，该芯体的敏感元件被安装在一个不锈钢壳体内，在敏感元件的前端壳体上焊接一个与测量介质非常相容的不锈钢隔离膜片，在敏感元件与膜片之间进行高度抽空，然后充入硅油密封，这样，当被测液体压力作用于膜片上时，压力通过硅油传递给敏感元件，起到隔离、保护作用。为了保证上述焊接、抽空、充油、密封等重要工艺环节的完美可靠，KELLER公司生产的系列10充油芯体在出厂前均严格进行64h的稳定性和可靠性试验，以确保每一台液位变送器的高质量。
变送器放大电路一般由供电反向保护电路、电源电压反相电路、差分放大电路和恒流源电路四部分组成。麦克426W液位变送器仍然采用KELLER公司的专用配套放大电路。该电路体小精致，性能良好，极方便于液位压力测量与信号转换放大的一体化组装。壳体材料目前都采用不锈钢。为了保证被测液体中的杂质对隔离膜片的冲击和粘积，麦克426W系列液位变送器还专门设计配置了正、侧面各有4个开孔的不锈钢壳帽，在较为复杂的使用环境条件下起到保护膜片、过滤介质液体的作用，定时清洗也十分方便。
麦克426W液位变送器的密封采用氟橡胶或硅橡胶O一型圈和丁睛橡胶密封套管的“双保险”结构。通气电缆为麦克专用甲7.3mm或，7.smm聚乙烯防水电缆.另外，根据用户的具体使用要求，还可配套供给铸铝接线盒、指针式现场指示表和数字式、智能型数字式控制显示仪表.
二、技术性能指标
液位变送器的技术性能主要取决于充油芯体和转换放大电路的性能和质量，尤其取决于敏感芯体。麦克426W系列所采用的瑞士KELLER公司的10系列芯体由于64h的出厂例行测试，保证了使用过程的稳定性和可靠性。
从最主要的性能指标―线性误差来看，由于计算方法的差异，也会导致供需双方的误会，而出现用户使用过程的综合精度达不到要求的情况。麦克公司的性能指标参数均根据国家标准严格测试检验标定，都是保证在所给范围之内的。换言之，每个变送器都是保证限是条件下的典型参数值的。
麦克公司426W型液位变送器主要技术性能指标见下表。
三、几个应用问题
带隔离膜片压阻式液位变送器一般都是投入式结构，在液位测量中变送器全潜于被测液体。因此，使用时首先要解决变送器壳体、密封套管和电缆与介质液体的适用性问题。麦克公司的426w型液位变送器的刁湃钢壳体、专用防水电缆以及独特的“双保险”密封工艺对无强腐蚀性液体和部分油类(机油、柴油、重油等)都有很好的耐久性，在石油、船舶行业中的应用至今已长达一年半时间。
液位变送器使用时的安装可根据现场需要附加一些固定装置以保证其可靠性和测量准确性。下面列举一些用户在使用麦克426W型液位变送器时的一些安装方法和经验供参考。
1.在静止的水中安装
(如图4，只需要将变送器投入到要测的水容器的底部)在电缆线的出口处将电缆线用一扎带(或线夹)固定在容器的某一个位置，捆扎时应注意不要将电缆线中的通气管扎死。在电缆线的出口接头处可配装一个麦克公司专用的接线盒，接线盒下有两个固定螺丝可把接线盒固定在容器壳上.
2.在深井中安装
如图5，安装时将一个与井深同样长度内径为甲35mm左右的钢管(在管的不同高度上打上甲3~，smm左右的小孔)连同抽水泵的主管道一体下入井中，然后把液位变送器下入测量管内，下入时可在电缆线上附加一根10号左右的铁丝或钢丝，以防因电缆过长而长期受力损坏电缆线。电缆线的出口处可用线夹或扎带固定好。
3.在动水中安装
如图6，安装时将一个内径为，φ35mm的钢管(在管的水流方向反面不同高度上打上若干个
左右的小孔)固定在要测量的点上，然后将变送器下入测量管内，电缆线在管的出口处固定好。
由于液位测量的使用环境复杂，测量仪器又长期工作于一定压力的液体中，潮湿及水分子运动的侵蚀等恶劣条件因素的影响，要求投入式液位变送器必须使用优质的充油芯体和放大电路，确保其密封性能，才能保证在测量中有较高的精度和良好的稳定性、可靠性。
摘自：中国计量测控网
