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將磁致伸縮液位計應用于成品油儲罐油庫信息化系統(tǒng)中，對成品油儲油罐實時監(jiān)測與計量管理，不僅可實時采集、存儲及管理油庫收、發(fā)、儲信息，而且還可減員增效，提高油庫管理水平。本文從此種儀器的原理，優(yōu)點，在我司成品油油罐中應用情況進行探討，以期此類儀器在倉儲系統(tǒng)國內(nèi)部油品測量領域得到推廣和應用。

1、工作原理

1.1 磁致伸縮液位計的組成

磁致伸縮液位計主要由浮球（內(nèi)有磁環(huán)）、變送器（或電子倉由脈沖發(fā)生器、接收器組成）、裝有磁致伸縮線的波導管和溫度探測器四部分組成。變送器（電子倉）裝有磁致伸縮線的波導管和溫度探測器是一體化結構的，變動器和溫度探測器采用了模塊化和集成化設計。

1.2 磁致伸縮液位計的工作過程

磁致伸縮液位計的工作原理主要是利用磁效應和超生效應的結合來達到測量目的。磁效應及魏德曼效應和維拉里效應。

當變送器接通電源后，脈沖發(fā)生器和接收器開始工作，液位計電子頭中的脈沖發(fā)生器首先在磁致伸縮波導絲上施加一個電脈沖信號，此電脈沖同時伴隨一個環(huán)形磁場，以光速沿磁場遇到浮子中磁鐵產(chǎn)生的縱向磁場時，將與之進行矢量疊加，形成一個螺旋形的磁場。根據(jù)魏德曼小型，當磁致伸縮材料所處的磁場發(fā)生變化時，磁致伸縮材料本身的無力尺寸也會跟著發(fā)生變化。因此，當合成磁場發(fā)生變化形成螺旋磁場時，磁致伸縮波導絲會產(chǎn)生扭曲變形，從而激發(fā)扭轉波（或返回脈沖）。該扭轉波沿波導絲以超聲波的形式回傳到傳感頭中的感應線圈的磁通將發(fā)生變化，在傳感器中的線圈時，將轉換成橫向應力。根據(jù)維拉里效應，磁致伸縮材料發(fā)生物理變形時，會在磁致伸縮材料內(nèi)引起磁場強度的變化，因此，通過傳感器線圈的磁通將發(fā)生變化，在傳感器線圈兩端將產(chǎn)生一個可以被檢測到的感應電動勢。超生扭轉波的傳播速度僅與磁致伸縮波導絲的彈性模量和密度有關系，即為一常數(shù)。因此，從發(fā)射電流脈沖的一刻到檢測到感應電動勢的時間差乘以這個固定速度V，便能精確地算出磁鐵（浮子）的位置，其液位高度L=V*（t1-t2）。

1.3磁致伸縮液位計的技術特點

我國在20世紀70年代，石油化工企業(yè)管理方式較為粗放，對油品的液位、流量的計量并不十分重視，跑、冒、滴、漏現(xiàn)象時有發(fā)生，一方面貨物的數(shù)量發(fā)生損失，另一方面又存在極大的安全隱患，在20世紀80年代以來，石油化工行業(yè)逐漸重視這方面的工作，尤其是對油品液位的監(jiān)控嘗試了很多方式，但這些方式都存在各自的特點，根據(jù)工作原理大致分為如下幾種類型：

⑴ 機械浮子液位計。價格低廉，但其精度較低，不能滿足作為計量儀表的使用要求，且故障率較高，容易出現(xiàn)鋼帶卡死現(xiàn)象。

② 電容式液位計。價格適中，測量精度尚可，但因其溫漂較大，其穩(wěn)定性存在不足，積累誤差大，測量值不準確。

⑶ 光導式液位計。價格適中，但測量精度較低，穩(wěn)定性差。

⑷ 雷達液位計。價格昂貴，液位精度、可靠性、穩(wěn)定性均較理想，安裝也十分方便，實用不同的介質。

⑸ 磁致伸縮液位計。其價格較貴，穩(wěn)定性較理想，容易安裝，但不能用于粘度高、密度大的重質油中。當然，仙姑低于上述其它液位儀表，磁致伸縮液位計還有其他許多突出的優(yōu)點，具體表現(xiàn)在：

①工作十分可靠。由于次子伸縮液位計采用的是波導原理工作，所以，裝置內(nèi)部沒有機械運動部分，不存在磨損等弊病。整個轉換器是被封閉在不銹鋼管內(nèi)的，和被測量介質沒有接觸，因而傳感器工作可靠，壽命期長。

②多參數(shù)測量。磁致伸縮液位計另一大特點是集測量液面、水界面、溫度等參數(shù)于一身，因為磁致伸縮液位計中的電子部件可以探測到由同一發(fā)射脈沖所才產(chǎn)生的連續(xù)磁波，所以在同一傳感上可配裝2個甚至多個磁浮子，只要保證浮子重量與介質比重相對應，則可同時測得液面和界面，真正實現(xiàn)多參數(shù)測量。

③測量精度高。由于磁致伸縮液位計是用波導脈沖來實現(xiàn)測量，工作中通過激勵脈沖和感應脈沖的時間差來測量被測液面的位移量。因此，精度極高，這是使用其它傳感器難以達到的測量精度；在大致相同或較低的成本下，磁致伸縮液位計比其它以電容、壓力、機械、超聲波或伺服裝置等測量系統(tǒng)具有更高的精度和更佳的經(jīng)濟效益。

④安全性能好。磁致伸縮液位計的防爆等級一般有隔爆型和本安型兩種，適合工作在各種易燃、易爆、高溫、高壓等危險場所，測量時無需人工開啟灌蓋，避免了人工測量帶來的不安全隱患。

⑤安裝維護方便。由于磁致伸縮液位計采用法蘭連接方式，故安裝極其簡便，而且核心元件與介質不接觸，產(chǎn)品模塊化結構，智能化設計，無需定期維護和定期標定，給使用者帶來極大的方便。

⑥容易實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。磁致伸縮液位計輸出的是標準信號，便于危機處理，可以更好地與計算機配合，也容易使長距離輸送成為可能。

當然，介質密度的變化會對磁致伸縮液位計精度產(chǎn)生一定的影響，但可以通過安裝合適的浮子，減小浮子浸入度、縮小浮子外徑以及通過溫度補償來克服和最大程度避免。經(jīng)過現(xiàn)場測試，磁致伸縮液位計和雷達液位計一樣，有盲區(qū)，對罐底油測量不準。

2、磁致伸縮液位計在中化珠海二期成品油罐中的應用

目前，中化珠海二期共計41.2萬m3陳品油庫已建成，其中涉及12個輕質成品油罐共計19.2萬m3的儲罐的在線液位監(jiān)控系統(tǒng)采用磁致伸縮液位計。該液位系統(tǒng)由磁致伸縮液位計、H-500現(xiàn)場顯示儀、H-1000（油庫）10.4英彩色觸摸屏控制器和YSMK-YK油庫信息監(jiān)控管理系統(tǒng)組成。此系統(tǒng)能在現(xiàn)場用H-500現(xiàn)場顯示儀顯示液面、界面高度和溫度，在控制室中用H-1000（油庫）控制器以三維圖形和數(shù)字方式實時顯示數(shù)據(jù)，通過聲光報警來防止溢油和缺油，因此，其系統(tǒng)詳細功能如下：

（1）精確的油位、水位、溫度實時測量。采用10.4彩色液晶屏，庫容精度點數(shù)不限，可根據(jù)客戶容積表定制，以圖形和數(shù)字方式實時顯示油高、水高、溫度、容積、剩余體積。

（2）報警功能。該系統(tǒng)具有高液位（預）報警、低液位（預）報警、水位高報警等多重報警功能，通過聲光報警來防止溢油和缺油。

（3）自我診斷嗯吶管理和設備故障報警。

（4）進油報告。能進行進油前與進油后液位比較，自動計算進出油量并保存。

（5）通訊功能。該系統(tǒng)通過1個485接口與傳感器相連，進行數(shù)據(jù)采集；同時能提供內(nèi)置以太網(wǎng)接口，2個RS-232接口和開放的協(xié)議，與本地系統(tǒng)和遠程服務器進行數(shù)據(jù)通訊。

（6）產(chǎn)品防雷設計。具備內(nèi)部防雷和外部防雷功能，如遇到搶雷擊，內(nèi)部電路自動泄放強雷擊電流，不會引爆或引燃可燃氣體；外部配線鋼管與儲罐保護接地系統(tǒng)連接。

（7）主動通訊和定時傳輸數(shù)據(jù)設置。該系統(tǒng)能夠利用外部設備實現(xiàn)主動通訊設置功能，能夠設置目標服務器IP地址、端口、用戶名、密碼以及數(shù)據(jù)發(fā)送時間，并在規(guī)定時間和交接班時上傳數(shù)據(jù)到目標服務器。

（8）測漏功能。由于計量精度高，能夠對油罐靜態(tài)和動態(tài)液位實時監(jiān)測，并能夠按照管線測漏程序，實現(xiàn)管線泄漏監(jiān)測。

由于中化珠海二期油庫現(xiàn)尚不具備進油條件，無法對該儀器及系統(tǒng)進行全面的測試和驗證，但通過已使用該磁致伸縮液位計作為油罐液位監(jiān)控系統(tǒng)的其它石油化工企業(yè)進行深入的了解，上述介紹功能均能實現(xiàn)，并就測量精度功能仔細和人工檢尺進行對比，發(fā)現(xiàn)精度非常高，基本達到計量級水平。

2、結 論

磁致伸縮液位計由于具有高可靠性、高精確度、低故障率、廣闊的適應范圍、多參數(shù)測量、維護方便等突出優(yōu)點，已被石油化工行業(yè)專家認為是液位和界位測量的優(yōu)選儀表，是計量與過程液位監(jiān)控的理想選擇。尤其是在介質介電常數(shù)低、介質揮發(fā)性強、安裝要求高、需要測量界面的應用場合，因磁致伸縮特性不受介電常數(shù)、溫度、壓力、氣象條件等因素的影響而成為用戶的首選方案。在工業(yè)生產(chǎn)一體化與大型化的趨勢下，磁致伸縮液位計在未來的液位測量方面將會有更加廣闊的應用空間。