造成磁翻板液位計測量結(jié)果失效的原因分析

2023-11-13

液位測量量工業(yè)生產(chǎn)測量中一項重要的工作，液位數(shù)據(jù)是指導安全穩(wěn)定生產(chǎn)的一個基本的測量參數(shù)。磁翻板液位計就是用于工業(yè)生產(chǎn)較常用的液位測量儀表之一，是一種用途較為普遍的現(xiàn)場液位顯示儀表，其優(yōu)點也很明顯，表現(xiàn)在適用范圍廣、結(jié)構(gòu)形式多樣，顯示部分與所測介質(zhì)徹底阻隔，安全可靠，可以適合于多種介質(zhì)的液位、界面的測量。并且防走漏、習慣高壓、高溫、腐蝕條件下的液位測量，可靠性高、成本低、顯示直觀、安裝方便等。不過由于使用環(huán)境和方式的差異，導致磁翻板液位計在使用過程中會出現(xiàn)不同情況的失效現(xiàn)象，使生產(chǎn)無法正常進行或?qū)Π踩a(chǎn)造成威脅。本文主要通過對磁翻板液位計自身的特性進行介紹，并對現(xiàn)場應(yīng)用過程中遇到的失效現(xiàn)象進行分析。以幫助用戶能夠有針對性的解決這類問題。

磁翻板液位計產(chǎn)品基本描述： 磁翻板液位計是利用了連通器原理、浮力原理和磁性偶合原理巧妙結(jié)合起來用于顯示或檢測液位高度變化的裝置。首先通過連通器原理使得罐體內(nèi)部液位高度和磁翻板主體內(nèi)部高度一致，然后通過浮力原理確保浮球中磁鋼位置與液面平齊，較后通過磁性偶合原理帶動面板上翻柱轉(zhuǎn)動使其顏色變化，以此來指示罐體內(nèi)部液位的高度。為了擴大磁翻板液位計的使用范圍和方便生產(chǎn)檢測，還可以根據(jù)相關(guān)標準添加附加裝置，用以輸出多種不同的信號。其中又以4～20mA電流輸出為較常用信號。在現(xiàn)場檢測液位的同時還可以將電流信號輸送至控制室或者警報裝置，實現(xiàn)對液位的遠程和自動監(jiān)控。隨著市場需求的不斷變化，磁翻板液位計也在不斷更新。目前大部分廠家生產(chǎn)的磁翻板液位計都能普遍用于石油加工、市政、食品加工、水處理、化工、制藥、電力、造紙、冶金等領(lǐng)域中的液位監(jiān)測。對于部分高溫、腐蝕工況也可使用。但是某一些磁翻板液位計由于設(shè)計不合理或者安裝使用中操作不當造成的磁翻板液位計無法正常使用，甚至對安全生產(chǎn)帶來危險。因此如何避免這類事件再次發(fā)生就成為了安全生產(chǎn)中的首要大事。

1 使用環(huán)境造成失效磁翻板液位計主要利用了浮力和磁性偶合來完成指示過程。當液位上升時，浮球在浮力作用下由下往上運動，翻柱受到浮球中磁感應(yīng)力的作用翻轉(zhuǎn)180°，顏色由白色變?yōu)榧t色，面板上紅白翻柱的分界位置即為罐體中實際液位高度（如圖1），當液位下降時浮球由上往下運動，帶動翻柱翻轉(zhuǎn)，顏色由紅色變?yōu)榘咨?span id="kegg0c2" class="bjh-br">翻柱翻動情況 因此現(xiàn)場使用環(huán)境中若有強磁干擾，可能導致翻柱無法正常翻轉(zhuǎn)，影響真實液位的顯示。另外在安裝過程中磁翻板主導管不得采用鐵絲或本身帶有磁性物質(zhì)固定，避免浮球上下浮動時被鐵絲或者該磁性物質(zhì)影響。

2 安裝不當造成的失效磁翻板安裝位置必須是與地面垂直。浮球的位置主要受到浮力和自身重力的影響，因此若磁翻板整體安裝位置傾斜，會造成浮球與管壁的摩擦增大，影響浮球正常上浮。另外，磁翻板液位計在安裝過程中由于自身整體重量較大的原因，側(cè)面與罐體連接的引流管受力較大，因此在量程較大（一般為3M以上）時必須在中間安裝輔助支撐裝置，用以減少引流管受力。由于某些被測量的液體中存在部分金屬雜質(zhì)，長時間使用會使雜質(zhì)沉積在主導管底部或吸附在浮球表面，需要定期對內(nèi)部進行清理。清理時先將連接在引流管上的閥門關(guān)閉，再打開排污閥進行排污，必要時候還可拆卸底部法蘭進行清理。清理后要按照原方式安裝，浮球重的一邊朝上，法蘭螺栓擰緊。

3 溫度壓力造成的失效磁翻板液位計正常使用溫度壓力應(yīng)在設(shè)計技術(shù)參數(shù)允許范圍之內(nèi)。磁翻板液位計在工況使用中經(jīng)常會因為壓力或溫度變動導致浮球變形、磁性減弱或者泄露等原因?qū)е率?。大部分工況在使用過程中溫度壓力均能保持在一定的范圍內(nèi)，這個范圍就是磁翻板液位計設(shè)計參數(shù)范圍。在某些特殊工況中可能會存在瞬時溫度或壓力超過浮球的較大設(shè)計溫度或壓力，導致磁感應(yīng)強度減弱或浮球受壓變形。當浮球受到過載壓力，產(chǎn)生了不可逆形變體積發(fā)生改變，在液體中受到的浮力也會改變，但其本身質(zhì)量沒有變化。 G=m·g， F=ρ·v·g 其中：G為浮球重力，m為浮球質(zhì)量，F(xiàn)為浮球所受浮力，ρ為液體密度，v為浮球排開液體體積，g為重力加速度。在正常使用時，浮球受到的重力必須等于在水中受到的浮力，當受壓變形以后體積v減小導致受到的浮力減小，浮球就會下沉。當浮球全部沉入水中時，它受到的浮力也較大，此時如果G=F，則實際液位會高于顯示液位；若G＞F，則浮球會在重力作用下繼續(xù)下沉，直至浮筒底部。

4 高低溫環(huán)境造成失效磁翻板液位計的使用環(huán)境多為室外，部分地區(qū)環(huán)境溫度過低也是導致磁翻板失效的原因之一。例如某些工況中要求罐體內(nèi)的被測液體溫度必須保持恒定，此時就需要在磁翻板液位計上添加外部恒溫裝置（如電加熱型，水或蒸汽循環(huán)型），若因加熱裝置問題或者夾套使用壓力過大導致循環(huán)水或蒸汽泄露，也會造成其失效。北方地區(qū)的冬季使用時若因為材質(zhì)受到低溫環(huán)境影響，導致整個面板防水性能變差，一旦水蒸汽或雨水等滲入面板就會導致翻柱凍結(jié)或者面板玻璃表面結(jié)霜，操作人員無法正確判斷此時罐內(nèi)液體正確的位置。因此玻璃管面板成為解決此問題的一種有效方法，通過在玻璃管內(nèi)部固定好翻柱后再抽真空或充入惰性氣體，較后將玻璃管封口。該方式能夠完全解決面板防水防霜問題，但是其缺點在于成本較高，且操作工藝復雜、易破損。

5 腐蝕環(huán)境下的失效在化工環(huán)境中使用時經(jīng)常會遇到各種帶有腐蝕性的液體，因此防腐蝕問題也是磁翻板液位計所必須考慮的?，F(xiàn)如今使用的防腐性磁翻板液位計多為金屬管內(nèi)部和浮球表面襯聚四氟乙烯（PTFE）利用聚四氟乙烯把被測液體和金屬管隔開來達到防腐目的。聚四氟乙烯具有良好的機械韌性，在加工時不易機械受損。具有良好的耐腐蝕性，對于大多數(shù)化學藥品和溶劑，表現(xiàn)出惰性、能耐強酸強堿、水和各種有機溶劑。并且具有耐氣候、高潤滑、不粘附、無毒害等優(yōu)點。金屬管內(nèi)襯聚四氟乙烯不但可以保證磁翻板液位計整體的強度不受影響，也能起到很好的防腐效果，因此該類磁翻板液位計在防腐領(lǐng)域受到普遍應(yīng)用。雖然聚四氟乙烯的熔點較高，能在250℃工況中使用，但是因為其本身的膨脹系數(shù)比較大，且隨著溫度變化而發(fā)生不規(guī)律變化，若長期在高溫環(huán)境下使用會導致其在管道內(nèi)壁發(fā)生形變，甚至會將浮球卡死在管道內(nèi)壁，因此必須嚴格按照磁翻板液位計設(shè)計參數(shù)的范圍使用。還有某些特殊情況或許是考慮到現(xiàn)場環(huán)境對金屬管有限制或者產(chǎn)品成本的考慮，整體采用非金屬材質(zhì)制作。這類磁翻板使用時更應(yīng)該采取一定的保護措施，防止其受力不均或其他原因造成失效和安全事故。

6 電流信號和開關(guān)信號造成失效在某些現(xiàn)場使用時，用戶要求將磁翻板的測量結(jié)果轉(zhuǎn)化為電流信號接入中控室，方便監(jiān)測和控制，因此就需要配帶液位變送器。其利用了浮球磁性將變送器內(nèi)部的元器件（如干簧管）吸合，改變整個變送器電路的電流，從而達到將機械信號轉(zhuǎn)換為電流信號的目的。在整個使用過程中，當變送器安裝好以后需要對其位置進行微調(diào)，并且在使用過程中保證其位置不得發(fā)生變動，因為一旦位置發(fā)生變動，就會導致其輸出錯誤的電流信號，尤其是對于罐體帶有震動的工況，更應(yīng)該有固定保護措施。在使用或運輸過程中若有強烈碰撞導致內(nèi)部元器件損壞，也是導致液位變送器失效的主要原因之一。

液位測量做為工業(yè)生產(chǎn)中的一個重要的環(huán)節(jié)，磁翻板液位計作為常用的手段之一，越來越受到廣大用戶的信賴，因此在使用過程中必須保證其安全可靠。作為生產(chǎn)廠家，在結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、產(chǎn)品原料合格、制作工藝先進，保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下才能考慮降低成本；作為用戶，在使用過程中也要嚴格按廠家提供的說明書操作，把確保安全生產(chǎn)做為要務(wù)。