通用磁翻板液位计被检装置的设计与工作流程

 

引言

液位计广泛应用于石油、化工、医药和食品等行业储缸的液位测量，依据测量原理不同可分为若干种类，其中超声波液位计、雷达液位计和导波雷达液位计通过发射的能量脉冲信号接触液面后返回的时间来测量液面的高度。磁翻板液位计则通过在波导丝上激励出脉冲电流，产生脉冲电流磁场。当脉冲电流磁场与浮子内的磁环磁场相遇时，波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定液面的位置。

 

目前，国内各计量检测机构和院校针对液位计的检测做了大量工作，设计了不同类型和原理的液位计检测装置 ，刘艺专和邱潮浩分别对雷达液位计的非接触式检测进行了研究。塔依尔·斯拉甫力等提出了一种反射式液位计检测装置，对基于反射式测量原理的液位计进行检测。以上方案还存在诸多不足，功能单一，仅适用于某种类型的液位计检测，测量范围有限。本文介绍一种通用化反射式液位计检测装置，可实现对超声波液位计、微波雷达液位计、导波雷达液位计和磁翻板液位计的检测与量值传递。

 

1 系统设计

装置采用水平设计，标准器激光测距仪与被检液位计采用对向布置，相对于通常采用的激光测距仪和被检液位计同向设置，将标准器和被检液位计设置于装置同一端，可以简化系统设计的难度。装置结构示意图如图 1 所示，工作平台与激光反射板固定于 10m 长高精度平行导轨一端，平行导轨上设置有滑动平台和液位计信号反射板，两者作为一体可在导轨上滑动，激光反射板和液位计信号反射板均为铝制，外形尺寸相同，在激光反射板高于工作平台部分的中心设置有待检测液位计的法兰安装接口，待检测液位计搭配固定尺寸的外接法兰就可与之连接，在液位计信号反射板高于滑动平台部分的中心设有一个可通过气压控制开闭的窗口，开闭窗口的中心与法兰安装接口的中心在同一轴线上且与平行导轨平行，液位计信号反射板上沿对角线设置的两台激光测距仪( DIMETIX DLS-A15 型，测量范围为 0. 2 ～30m，精度 ±1. 5mm) 作为标准器，激光测距仪的光轴与平行导轨平行且激光瞄准点落在激光反射板上。其中装置中平行导轨设计的技术要求为: 平行度≤0. 02/1000，直线度≤0. 01/1000，激光反射板的垂直度要求≤0. 02/1000，平行导轨的技术要求主要保证滑动平台长期运行的顺畅，不会出现振动、卡滞现象，系统的测量精度主要由激光测距仪控制，导轨的影响相对较小; 而对于固定式激光反射板垂直度造成距离上的微小偏差，相对于本装置适用的zui大允许误差zui高为毫米级的被检液位计来说，也是可以忽略的。

 

滑动平台中设置了气动刹车系统，测量时可通过气压将滑动平台锁定在导轨上，以利于读数的稳定。液位计信号反射板中设置的开闭窗口同样由气压控制，对于导波雷达和磁翻板液位计，以气压控制窗口开启夹紧探杆或浮子，而对于超声波和雷达液位计，则可将窗口关闭，从而保证该装置对于不同类型液位计的适用性，相关的气路及控制电路分别通过设置于滑轨下的线路与放置于工作平台中的气瓶和电脑主机相连。

 

2 系统工作流程

2. 1 被检液位计的安装

将被检液位计搭配预制具有固定外形尺寸的外接法兰，安装于检测装置的法兰接口上。根据被检液位计的种类，若为雷达或超声波液位计，通过气压将开闭窗口关闭，若为磁翻板液位计或导波雷达液位计，控制窗口将磁浮子或探杆加紧并将线缆或探杆调至水平。

 

2. 2 测量方法

不同厂家生产的液位计由于设计的差异，安装后其初始零位并不一致，因此在实际工作中采用差值法，即相对测量法，其技术思路为: 将第一测量点作为参考点，在被检液位计量程范围内，通过比较各测量点标准值和被检仪表显示值与第一测量点数据的差值来实现对不同液位计的检测。

 

2. 3 测量程序

测量程序采用 LABVIEW 编制，其流程图如图 2所示。首先将被检液位计的基本信息输入测量主程序中并设置测量点。测量开始后系统开始自检，依据系统提示将滑动平台移动到第一测量点附近，控制气动刹车系统将滑动平台锁定在平台上，防止读数时轻微滑动造成读数不准确，系统通过 ＲS232端口控制两台激光测距仪工作。每个测量点测量开始前，系统都会进行自测量，若此时两台激光测距仪的测量结果差值大于设定值，系统将报警提示故障，若差值在设定范围内，系统正式开始该测量点测量，两台激光测距仪各测量 10 次，取其均值作为标准值。系统可自动读取被检液位计输出电流信号，也可选择将测量结果手动输入。系统在完成该点测量后提示更换测量点，测量程序全部完成后将进行数据保存并自动生成包含全部测量数据的测试报告。

 

表 1 给出了对江苏讯创科技有限公司 XC-LA型雷达液位计( 测量范围为 0 ～10m，zui大允许误差为 ±10mm) 的实际测量结果。

 

3 结束语

通用反射式液位计检测装置已申请转力( 转力号: ZL201720365159. 2) ，装置采用标准器和被检液位计对向设计的方案，降低了设计难度; 配备双标准器，具备自检功能，可保证测量数据的准确，适用于对超声波液位计、微波雷达液位计、导波雷达液位计和磁翻板液位计的检测。由于装置为水平式，若将导轨进行延长就能够对大量程的液位计进行检验，但是，激光测距仪不能满足大量程高精度液位计的测量，应将标准器更换为激光干涉仪，才可满足现有相关类型液位计的检验。