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音叉液位開關的工作原理和選型要點

2021-03-25

  音叉液位開關是一種緊湊型的專用于液位測量的控制開關,與浮球液位開關、接近開關等儀表相比,其在檢測液位方面具有更高的可靠性,是現代自動化生產中應用非常廣泛的一款液位測量儀表。在水利、化工、環保、電力、食品、醫藥等行業的容器、槽罐和各種管道的液位測量中都能見到它的身影。
  相比不區分測量對象,固液兩用的傳統音叉料位開關,計為音叉液位開關是一種專用于液位測量的控制儀表,能夠更精準、更可靠地用于液位的測量。深圳計為自動化的音叉液位開關目前主要有Ring-11音叉液位開關和Ring-21緊湊型音叉液位開關兩個系列,其性能可與國外品牌相媲美。
  為幫助用戶更好地了解和采購到適合工況要求的儀表,對液位進行可靠測量,本文以計為音叉液位開關為例,介紹下音叉液位開關的工作原理和選型要點。
  一、音叉液位開關的工作原理
  深圳計為的Ring-11音叉液位開關的音叉長度僅有40mm,不僅適用于容器、儲罐、槽罐中的液位測量,而且適用于導管的液位測量,尤其適合于有泡沫、氣泡、粘稠液體以及振動干擾的復雜測量場合,可測量液體的最低密度達0.5g/cm3。該款產品可較好的應用于液化天然氣的測量,打破了國外產品對該領域的壟斷,受到用戶的一致好評。
  深圳計為Ring-21緊湊型音叉液位開關是在傳統音叉液位開關(體積較大)的基礎上研發而成的,產品整體結構小巧輕便,產品總長度160.5mm,最大直徑31.5mm,其中音叉長度僅有38mm,可測介質密度低至0.7g/cm3。計為Ring-21音叉液位開關的這些參數和產品特點,使得其不僅適用于容器、儲罐、槽罐以及有泡沫、氣泡、粘稠液體以及有振動干擾的場合,而且適用于小型容器和罐體周圍空間狹小的工況的液位測量。
  計為Ring-11系列音叉液位開關的工作原理與計為Ring-21音叉液位開關大致相同,即都是基于懸臂梁的振動原理和檢測叉體浸泡于介質時振動頻率變化的設計原理設計的。通過采用壓電器件實現叉體的振動驅動與檢測的。在壓電陶瓷的驅動下,音叉叉體以一定機械諧振頻率振動。當與被測液體發生接觸,叉體的諧振頻率便會明顯降低,振動頻率的變化,直接反映在壓電檢測器件的輸出信號上,再由檢測電路對該振動頻率的變化進行判別并輸出一個開關信號。
  在測量低點時,如果液體介質低于叉體位置,液體介質與叉體脫離接觸,則儀表會產生報警信號。在測量高點時,當叉體接觸到液體介質,儀表也會產生報警信號。至于實際應用中,是將音叉液位開關安裝在高點或低點,還是高低點都需安裝,則應視作業現場的具體需求而定。
  二、音叉液位開關的選型要點
  但由于實際應用中工況差異很大,這客觀上需要不同參數的音叉液位開關與之相匹配,這就涉及儀表的選型問題。一般來講,音叉液位開關在選型時需要重點注意被測介質的物理化學屬性、被測介質溫度、防爆類型、探頭長度及安裝方式等幾個方面。
  1、被測介質的屬性
  介質的屬性有物理屬性和化學屬性,所以,在選型時,也主要是確認被測介質的物理和化學屬性。
  (1)確認被測介質的物理屬性
  要達到精準的測量效果,選型時需要對液體的物理屬性進行確認,如密度大小,并據此選擇與介質密度相匹配的音叉液位開關。計為自動化自主研發生產的計為Ring-11音叉液位開關,可測量的最低介質密度為0.5g/cm3。計為Ring-21緊湊型音叉液位開關,可測量介質密度低至0.7g/cm3。
  (2)確認被測介質的化學屬性
  為確保儀表能夠可靠應用,在選型時,要確認被測介質的化學屬性,如液體是否具有腐蝕性。并根據被測介質腐蝕性的強弱,選擇相應的具有防腐功能的音叉液位開關,以免儀表在與腐蝕介質長時間接觸出現被腐蝕的情況。
    2、被測介質的溫度
    被測介質的溫度主要包括過程溫度及環境溫度兩種。
    (1)過程溫度
  因為音叉液位開關的叉體需直接接觸被測介質,不同的過程溫度需要選用與其相匹配的音叉液位開關。計為Ring-11常溫型音叉液位開關的過程溫度為-50~150℃,采用耐高溫設計的Ring-11高溫型音叉液位開關的過程溫度為-50~250℃,能夠用于大部分工業環境的測量。
  計為Ring-21常溫型的過程溫度為-50~100℃,Ring-21高溫型的過程溫度為-50~150℃。
  (2)環境溫度
  Ring-11音叉液位開關可測量的環境溫度與Ring-21緊湊型音叉液位開關相同,均為-40~70℃。
  3、防爆類型及防爆等級
  部分工業環境中含有潛在可燃、易爆氣體等,具有爆炸危險,因此,在選型購買前,應對現場是否具有爆炸危險進行確認,以保證安全的生產環境,促進作業效率的提升。
  如果需要防爆,應確認需要的防爆類型以及防爆等級,比如是本安型還是隔爆型,需要的防爆等級是多少等。計為防爆型音叉液位開關現有本安型和隔爆型兩種防爆類型的產品,用戶可根據現場環境的要求,選擇相對應的防爆音叉液位開關。
  4、探頭長度
  音叉液位開關是點位接觸測量,在安裝位置確定后,可根據容器插入深度訂制合適的探頭長度,插入深度通常以叉體能夠完全接觸到物料為宜。
  5、過程連接的方式及其規格
  現場儀表的過程連接一般有螺紋連接和法蘭連接兩種,實際應用中具體需要什么樣的過程連接?比如需要螺紋還是法蘭,需要什么規格型號?在采購選型時,應根據現場需求來進行選擇。
  計為音叉液位開關特別適合于狹小管道的液位測量,為客戶提供螺紋與法蘭等多種過程連接方式供用戶選擇。
  6、電纜入口、電源及信號輸出方式
  確認電纜入口的具體規格;現場電源使用交流還是直流供電;信號輸出采用繼電器還是PNP等。
  不同的工況,對于音叉液位開關參數的要求各異,這就需要用戶在購買時與廠方就相關參數進行認真細致的溝通確認,選擇更適合現場需求的性價比更高的產品,以保證產品在應用中的可靠測量。
  以上就是對“音叉液位開關的工作原理和選型要求”的相關介紹,如欲了解更多物位開關(料位開關、液位開關)、物位計(料位計、液位計)等物位測量儀表方面的知識,歡迎關注微信公眾號:Jiweimeter。


(深圳計為自動化技術有限公司市場部2021年3月25日發布)


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