造成磁翻板液位計(jì)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(xiàng)重要的工作，液位數(shù)據(jù)是指導(dǎo)安全穩(wěn)定生產(chǎn)的一個(gè)基本的測量參數(shù)。磁翻板液位計(jì)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(diǎn)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(xí)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(dǎo)致磁翻板液位計(jì)在使用過程中會(huì)出現(xiàn)不同情況的失效現(xiàn)象，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行或?qū)Π踩a(chǎn)造成威脅。本文主要通過對磁翻板液位計(jì)自身的特性進(jìn)行介紹，并對現(xiàn)場應(yīng)用過程中遇到的失效現(xiàn)象進(jìn)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(jì)產(chǎn)品基本描述： 磁翻板液位計(jì)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(dòng)面板上翻柱轉(zhuǎn)動(dòng)使其顏色變化，以此來指示罐體內(nèi)部液位的高度。為了擴(kuò)大磁翻板液位計(jì)的使用范圍和方便生產(chǎn)檢測，還可以根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)添加附加裝置，用以輸出多種不同的信號(hào)。其中又以4～20mA電流輸出為較常用信號(hào)。在現(xiàn)場檢測液位的同時(shí)還可以將電流信號(hào)輸送至控制室或者警報(bào)裝置，實(shí)現(xiàn)對液位的遠(yuǎn)程和自動(dòng)監(jiān)控。隨著市場需求的不斷變化，磁翻板液位計(jì)也在不斷更新。目前大部分廠家生產(chǎn)的磁翻板液位計(jì)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(jì)由于設(shè)計(jì)不合理或者安裝使用中操作不當(dāng)造成的磁翻板液位計(jì)無法正常使用，甚至對安全生產(chǎn)帶來危險(xiǎn)。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(jì)主要利用了浮力和磁性偶合來完成指示過程。當(dāng)液位上升時(shí)，浮球在浮力作用下由下往上運(yùn)動(dòng)，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(shí)際液位高度（如圖1），當(dāng)液位下降時(shí)浮球由上往下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)翻柱翻轉(zhuǎn)，顏色由紅色變?yōu)榘咨?span id="bz5ntdf" class="bjh-br">翻柱翻動(dòng)情況 因此現(xiàn)場使用環(huán)境中若有強(qiáng)磁干擾，可能導(dǎo)致翻柱無法正常翻轉(zhuǎn)，影響真實(shí)液位的顯示。另外在安裝過程中磁翻板主導(dǎo)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(dòng)時(shí)被鐵絲或者該磁性物質(zhì)影響。

2 安裝不當(dāng)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(huì)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(jì)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(shí)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(shí)間使用會(huì)使雜質(zhì)沉積在主導(dǎo)管底部或吸附在浮球表面，需要定期對內(nèi)部進(jìn)行清理。清理時(shí)先將連接在引流管上的閥門關(guān)閉，再打開排污閥進(jìn)行排污，必要時(shí)候還可拆卸底部法蘭進(jìn)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(jì)正常使用溫度壓力應(yīng)在設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)允許范圍之內(nèi)。磁翻板液位計(jì)在工況使用中經(jīng)常會(huì)因?yàn)閴毫驕囟茸儎?dòng)導(dǎo)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(gè)范圍就是磁翻板液位計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)范圍。在某些特殊工況中可能會(huì)存在瞬時(shí)溫度或壓力超過浮球的較大設(shè)計(jì)溫度或壓力，導(dǎo)致磁感應(yīng)強(qiáng)度減弱或浮球受壓變形。當(dāng)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(huì)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(shí)，浮球受到的重力必須等于在水中受到的浮力，當(dāng)受壓變形以后體積v減小導(dǎo)致受到的浮力減小，浮球就會(huì)下沉。當(dāng)浮球全部沉入水中時(shí)，它受到的浮力也較大，此時(shí)如果G=F，則實(shí)際液位會(huì)高于顯示液位；若G＞F，則浮球會(huì)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(jì)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(dǎo)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(shí)就需要在磁翻板液位計(jì)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(dǎo)致循環(huán)水或蒸汽泄露，也會(huì)造成其失效。北方地區(qū)的冬季使用時(shí)若因?yàn)椴馁|(zhì)受到低溫環(huán)境影響，導(dǎo)致整個(gè)面板防水性能變差，一旦水蒸汽或雨水等滲入面板就會(huì)導(dǎo)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(shí)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(diǎn)在于成本較高，且操作工藝復(fù)雜、易破損。

5 腐蝕環(huán)境下的失效在化工環(huán)境中使用時(shí)經(jīng)常會(huì)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(jì)所必須考慮的?，F(xiàn)如今使用的防腐性磁翻板液位計(jì)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(dá)到防腐目的。聚四氟乙烯具有良好的機(jī)械韌性，在加工時(shí)不易機(jī)械受損。具有良好的耐腐蝕性，對于大多數(shù)化學(xué)藥品和溶劑，表現(xiàn)出惰性、能耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿、水和各種有機(jī)溶劑。并且具有耐氣候、高潤滑、不粘附、無毒害等優(yōu)點(diǎn)。金屬管內(nèi)襯聚四氟乙烯不但可以保證磁翻板液位計(jì)整體的強(qiáng)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(jì)在防腐領(lǐng)域受到普遍應(yīng)用。雖然聚四氟乙烯的熔點(diǎn)較高，能在250℃工況中使用，但是因?yàn)槠浔旧淼呐蛎浵禂?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(huì)導(dǎo)致其在管道內(nèi)壁發(fā)生形變，甚至?xí)⒏∏蚩ㄋ涝诠艿纼?nèi)壁，因此必須嚴(yán)格按照磁翻板液位計(jì)設(shè)計(jì)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(shí)更應(yīng)該采取一定的保護(hù)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(hào)和開關(guān)信號(hào)造成失效在某些現(xiàn)場使用時(shí)，用戶要求將磁翻板的測量結(jié)果轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)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(gè)變送器電路的電流，從而達(dá)到將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)的目的。在整個(gè)使用過程中，當(dāng)變送器安裝好以后需要對其位置進(jìn)行微調(diào)，并且在使用過程中保證其位置不得發(fā)生變動(dòng)，因?yàn)橐坏┪恢冒l(fā)生變動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致其輸出錯(cuò)誤的電流信號(hào)，尤其是對于罐體帶有震動(dòng)的工況，更應(yīng)該有固定保護(hù)措施。在使用或運(yùn)輸過程中若有強(qiáng)烈碰撞導(dǎo)致內(nèi)部元器件損壞，也是導(dǎo)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(gè)重要的環(huán)節(jié)，磁翻板液位計(jì)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(jì)合理、產(chǎn)品原料合格、制作工藝先進(jìn)，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(yán)格按廠家提供的說明書操作，把確保安全生產(chǎn)做為要?jiǎng)?wù)。