通用磁翻板液位計被檢裝置的設計與工作流程

 

引言

液位計廣泛應用于石油、化工、醫藥和食品等行業儲缸的液位測量，依據測量原理不同可分為若干種類，其中超聲波液位計、雷達液位計和導波雷達液位計通過發射的能量脈沖信號接觸液面后返回的時間來測量液面的高度。磁翻板液位計則通過在波導絲上激勵出脈沖電流，產生脈沖電流磁場。當脈沖電流磁場與浮子內的磁環磁場相遇時，波導絲在浮子所在的位置產生一個扭轉波脈沖，通過測量脈沖電流與扭轉波的時間差可以精確地確定液面的位置。

 

目前，國內各計量檢測機構和院校針對液位計的檢測做了大量工作，設計了不同類型和原理的液位計檢測裝置 ，劉藝專和邱潮浩分別對雷達液位計的非接觸式檢測進行了研究。塔依爾·斯拉甫力等提出了一種反射式液位計檢測裝置，對基于反射式測量原理的液位計進行檢測。以上方案還存在諸多不足，功能單一，僅適用于某種類型的液位計檢測，測量范圍有限。本文介紹一種通用化反射式液位計檢測裝置，可實現對超聲波液位計、微波雷達液位計、導波雷達液位計和磁翻板液位計的檢測與量值傳遞。

 

1 系統設計

裝置采用水平設計，標準器激光測距儀與被檢液位計采用對向布置，相對于通常采用的激光測距儀和被檢液位計同向設置，將標準器和被檢液位計設置于裝置同一端，可以簡化系統設計的難度。裝置結構示意圖如圖 1 所示，工作平臺與激光反射板固定于 10m 長高精度平行導軌一端，平行導軌上設置有滑動平臺和液位計信號反射板，兩者作為一體可在導軌上滑動，激光反射板和液位計信號反射板均為鋁制，外形尺寸相同，在激光反射板高于工作平臺部分的中心設置有待檢測液位計的法蘭安裝接口，待檢測液位計搭配固定尺寸的外接法蘭就可與之連接，在液位計信號反射板高于滑動平臺部分的中心設有一個可通過氣壓控制開閉的窗口，開閉窗口的中心與法蘭安裝接口的中心在同一軸線上且與平行導軌平行，液位計信號反射板上沿對角線設置的兩臺激光測距儀( DIMETIX DLS-A15 型，測量范圍為 0. 2 ～30m，精度 ±1. 5mm) 作為標準器，激光測距儀的光軸與平行導軌平行且激光瞄準點落在激光反射板上。其中裝置中平行導軌設計的技術要求為: 平行度≤0. 02/1000，直線度≤0. 01/1000，激光反射板的垂直度要求≤0. 02/1000，平行導軌的技術要求主要保證滑動平臺長期運行的順暢，不會出現振動、卡滯現象，系統的測量精度主要由激光測距儀控制，導軌的影響相對較小; 而對于固定式激光反射板垂直度造成距離上的微小偏差，相對于本裝置適用的zui大允許誤差zui高為毫米級的被檢液位計來說，也是可以忽略的。

 

滑動平臺中設置了氣動剎車系統，測量時可通過氣壓將滑動平臺鎖定在導軌上，以利于讀數的穩定。液位計信號反射板中設置的開閉窗口同樣由氣壓控制，對于導波雷達和磁翻板液位計，以氣壓控制窗口開啟夾緊探桿或浮子，而對于超聲波和雷達液位計，則可將窗口關閉，從而保證該裝置對于不同類型液位計的適用性，相關的氣路及控制電路分別通過設置于滑軌下的線路與放置于工作平臺中的氣瓶和電腦主機相連。

 

2 系統工作流程

2. 1 被檢液位計的安裝

將被檢液位計搭配預制具有固定外形尺寸的外接法蘭，安裝于檢測裝置的法蘭接口上。根據被檢液位計的種類，若為雷達或超聲波液位計，通過氣壓將開閉窗口關閉，若為磁翻板液位計或導波雷達液位計，控制窗口將磁浮子或探桿加緊并將線纜或探桿調至水平。

 

2. 2 測量方法

不同廠家生產的液位計由于設計的差異，安裝后其初始零位并不一致，因此在實際工作中采用差值法，即相對測量法，其技術思路為: 將第一測量點作為參考點，在被檢液位計量程范圍內，通過比較各測量點標準值和被檢儀表顯示值與第一測量點數據的差值來實現對不同液位計的檢測。

 

2. 3 測量程序

測量程序采用 LABVIEW 編制，其流程圖如圖 2所示。首先將被檢液位計的基本信息輸入測量主程序中并設置測量點。測量開始后系統開始自檢，依據系統提示將滑動平臺移動到第一測量點附近，控制氣動剎車系統將滑動平臺鎖定在平臺上，防止讀數時輕微滑動造成讀數不準確，系統通過 ＲS232端口控制兩臺激光測距儀工作。每個測量點測量開始前，系統都會進行自測量，若此時兩臺激光測距儀的測量結果差值大于設定值，系統將報警提示故障，若差值在設定范圍內，系統正式開始該測量點測量，兩臺激光測距儀各測量 10 次，取其均值作為標準值。系統可自動讀取被檢液位計輸出電流信號，也可選擇將測量結果手動輸入。系統在完成該點測量后提示更換測量點，測量程序全部完成后將進行數據保存并自動生成包含全部測量數據的測試報告。

 

表 1 給出了對江蘇訊創科技有限公司 XC-LA型雷達液位計( 測量范圍為 0 ～10m，zui大允許誤差為 ±10mm) 的實際測量結果。

 

3 結束語

通用反射式液位計檢測裝置已申請專利( 專利號: ZL201720365159. 2) ，裝置采用標準器和被檢液位計對向設計的方案，降低了設計難度; 配備雙標準器，具備自檢功能，可保證測量數據的準確，適用于對超聲波液位計、微波雷達液位計、導波雷達液位計和磁翻板液位計的檢測。由于裝置為水平式，若將導軌進行延長就能夠對大量程的液位計進行檢驗，但是，激光測距儀不能滿足大量程高精度液位計的測量，應將標準器更換為激光干涉儀，才可滿足現有相關類型液位計的檢驗。