在工業(yè)行業(yè)化工廠經(jīng)常使用超聲波液位計(jì)來測量儲(chǔ)罐、反應(yīng)釜的液位,是因?yàn)樗袃蓚€(gè)優(yōu)點(diǎn)。非接觸式測量。不接觸液體,就可以測量。液體的密度、粘稠度都不影響測量;安裝方便,只需要罐頂開孔就可以安裝,可以不需要清干罐內(nèi)液體,解決了在易燃液體上安裝的繁瑣過程。
在我們接觸的大量化工企業(yè)中,因?yàn)閷Τ暡ㄒ何挥?jì)沒有全面了解,在使用過程中犯過以下幾個(gè)常見錯(cuò)誤。
1、在揮發(fā)性強(qiáng)的液體上使用超聲波液位計(jì)
化工儲(chǔ)罐中,有很多是有機(jī)溶劑,比如:甲苯、二甲苯、酒精、丙酮等。有機(jī)溶劑多數(shù)有很大的揮發(fā)性。一般化工企業(yè)只考慮了他的防爆要求,沒有考慮揮發(fā)性對測量的影響。因?yàn)槌暡ㄒ何挥?jì)是根據(jù)發(fā)射和接收整個(gè)過程的時(shí)間×聲速÷2=實(shí)際測量的距離。
2、只考慮防爆而沒有考慮防腐要求
化工企業(yè)在選擇超聲波液位計(jì)的時(shí)候,一般都會(huì)考慮防爆的要求,因?yàn)槎鄶?shù)是易燃易爆的液體。常見的是在鹽酸、硫酸、氫氟酸的液體上才會(huì)考慮用防腐。其實(shí)在測量甲苯、二甲苯、酒精、丙酮等有機(jī)溶劑的時(shí)候,也要考慮防腐,大部分有機(jī)溶劑都對普通塑料材質(zhì)有溶解性。我們在多個(gè)化工企業(yè)現(xiàn)場看到被溶解的探頭,跟膠水一樣。
3、選用量程只按照實(shí)際高度選
基本所有企業(yè)在選用超聲波液位計(jì)的時(shí)候,都按照罐子的高度選擇,而沒有留余量。
在鹽酸這樣的揮發(fā)性強(qiáng)的罐子上,由于液體揮發(fā),在罐子內(nèi)的空氣中會(huì)懸浮大量的細(xì)小的液體顆粒,超聲波液位計(jì)發(fā)出的超聲波遇到這些懸浮的液體顆粒,就發(fā)生散射。這樣就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象,當(dāng)罐體內(nèi)液體下降到較低位置的時(shí)候,就會(huì)出現(xiàn)超聲波液位計(jì)收不到回波的情況。
防爆超聲波液位計(jì)是一種非接觸式、易安裝維護(hù)的液位測量儀表。
用于測量柴油,原油等易燃易爆液體,或用于防爆環(huán)境中測量液體高度,在石油開采、煉油、化工、醫(yī)藥等防爆環(huán)境下廣泛使用
防爆超聲波液位計(jì)選型需要知道的參數(shù)
1.被測量的介質(zhì)類型(液體還是固體,具體名稱:清水、污水、泥漿、汽油、柴油、甲苯、二氧化硫等)。
如果是液體:液面是否有蒸汽、霧氣、泡沫、波浪、攪拌、漂浮物。如果是固體:是否有粉塵。
2.介質(zhì)的最低~最高溫度,最低~最大壓力。
3.介質(zhì)的腐蝕性,如果是放在罐子內(nèi)的,需要知道罐子的材質(zhì),有沒有防腐的襯里。
4.是否需要防爆,防腐。
5.測量范圍是幾米,要求盲區(qū)是多少。
6.工作環(huán)境:例如敞口的池子、有蓋板的池子、臥罐、立罐、球罐,罐子是否同大氣壓等。
7.工作電壓:24VDC還是220VAC
8.輸出信號:4~20mA電流485通信輸出繼電器輸出
9.設(shè)備形式:分體式還是一體式
防爆超聲波液位計(jì)的注意事項(xiàng)
1.本儀表在室外使用,可以安裝遮陽篷或者保護(hù)箱,以免時(shí)間長了,液晶屏受陽光照射而老化。
如果在有腐蝕性氣體的環(huán)境中使用,需要加裝防腐外套,并且擰緊儀表的外表殼和進(jìn)出線端子。
在有腐蝕性氣體或液體的場合使用,或者在海邊、海上使用,需要選用防腐型的。
2.電線、電纜保護(hù)管,要注意密封防止積水,防止被老鼠等嚙齒類動(dòng)物撕咬。
3.儀表雖然自身帶有防雷器件,但儀表在多雷地區(qū)使用時(shí),建議在儀表的進(jìn)出線端另外安裝專用的防雷裝置。
4.儀表在特別炎熱、寒冷的地方使用,即周圍環(huán)境溫度有可能超出儀表的工作要求時(shí),建議在液位儀周圍加設(shè)防高、低溫裝置。
5.超聲波探頭要和被測的液面垂直,在超聲波發(fā)射的錐形的范圍內(nèi)不能有其它障礙物。
6.如果在<-20℃或>+60℃的溫度下使用,請事先聯(lián)系技術(shù)服務(wù)部門。
7.使用環(huán)境有粉塵、蒸汽、霧氣,液面有泡沫、漂浮物,液體有攪拌,波浪等情況請事先聯(lián)系技術(shù)服務(wù)部門,需要區(qū)別對待。
超聲波液位計(jì)是由微處理器控制的數(shù)字液位儀表。
在測量中超聲波脈沖由傳感器(換能器)發(fā)出,聲波經(jīng)液體表面反射后被同一傳感器接收或超聲波接收器,通過壓電晶體或磁致伸縮器件轉(zhuǎn)換成電信號;
并由聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間來計(jì)算傳感器到被測液體表面的距離。
由于采用非接觸的測量,被測介質(zhì)幾乎不受限制,可廣泛用于各種液體和固體物料高度的測量。
超聲波液位計(jì)由三部分組成:
超聲波換能器、處理單元、輸出單元。
工作原理
超聲波物位計(jì)工作原理是由超聲波換能器(探頭)發(fā)出高頻脈沖聲波遇到被測物位(物料)表面被反射折回反射回波被換能器接收轉(zhuǎn)換成電信號;
聲波的傳播時(shí)間與聲波的發(fā)出到物體表面的距離成正比。
聲波傳輸距離S與聲速C和聲傳輸時(shí)間T的關(guān)系可用公式表示:S=C×T/2。
由于發(fā)射的超聲波脈沖有一定的寬度,使得距離換能器較近的小段區(qū)域內(nèi)的反射波與發(fā)射波重迭,無法識別,不能測量其距離值。
這個(gè)區(qū)域稱為測量盲區(qū)。盲區(qū)的大小與超聲波物位計(jì)的型號有關(guān)。
探頭部分發(fā)射出超聲波,然后被液面反射,探頭部分再接收,探頭到液(物)面的距離和超聲波經(jīng)過的時(shí)間成比例:
距離[m]=時(shí)間×聲速/2[m]
聲速的溫度補(bǔ)償公式:環(huán)境聲速=331.5+0.6×溫度
故障問題
出現(xiàn)故障指示燈常亮的情況主要有以下兩種,解決方案如下供參考:
在超聲波持續(xù)零液位時(shí),頂部燈亮,輸出電流為22mA。
而且隔一段時(shí)間后恢復(fù)液位時(shí),故障不能自動(dòng)解除,需關(guān)電重啟后正常,給客戶帶來不必要的麻煩甚至損失。
出現(xiàn)這種故障是安裝附件的選擇問題。
它的另外一個(gè)與眾不同的特點(diǎn)是,超聲波的發(fā)射除了平面頭外,在螺紋這里也是有發(fā)射的。
如果持續(xù)的零位,再加上安裝件選用金屬支架。
超聲波液位計(jì)就會(huì)識別到支架部分的信號強(qiáng)度大于平面頭接收的信號強(qiáng)度。
而金屬支架部分與發(fā)射波之間處于盲區(qū)距離。所以超聲波處于保護(hù)狀態(tài),故障燈常亮,輸出22mA。
解決的辦法就是選用非金屬支架。
因?yàn)檫x用非金屬支架后,螺紋處的發(fā)射波能穿透出去,而零點(diǎn)液位的回波信號絕對會(huì)大于螺紋處的回波信號。
2.經(jīng)調(diào)試與重新編程后,頂部故障燈常亮,輸出電流為22mA。
出現(xiàn)這種故障情況,經(jīng)實(shí)際查證,還是在編程與調(diào)試過程中,未能按照說明書要求。造成的程序紊亂而自保狀態(tài)。
客戶在調(diào)試編程超聲波液位計(jì)時(shí),未能等到指示燈正常閃動(dòng),或則編程方法步驟根本不對,處于不穩(wěn)定的編程調(diào)試。
如果多次反復(fù)未依要求編程調(diào)試,超聲波液位計(jì)將拒絕工作而自保。
出現(xiàn)這種故障的解決方法是先將超聲波液位計(jì)按要求復(fù)位,再進(jìn)行重新編程。
如果在未復(fù)位的情況下多次再編程,會(huì)出現(xiàn)以上故障。