霍尔探测液位计

　　1　引言

　　国内外许多厂家生产的磁浮子液位变送器,由于结构简单、成本低,得到了广泛地应用。图1给出了它的示意图,简述工作原理如下:磁浮式液位计内装浮子,浮子内装有磁钢,由于液体有浮力,浮子随液位的变化而上下浮动,浮子磁钢的磁力作用于变送器的磁敏感元件,将液位信号通过电缆远传给二次仪表。干簧继电器是这种变送器敏感元件,干簧允许工作的温度低,分辨率才10mm,精度也很低,正因为有这些不足,在一些要求高温、高分辨率和高精度的场合受到了限制。

　　霍尔探测液位计是笔者单位近期研制成功的,它克服了干簧敏感元件的缺点,可广泛用于石油、化工及电站等各类液体储罐、分离罐、加热器、水箱等容器及高压容器监测液位的仪表,可以测量开口容器、密闭容器及高压容器的液位,尤其适用于高温液位的测量。该液位计基于磁浮原理,而一次仪表用霍尔开关元件作为测量传感器,将待测液位的高度变成高电平脉冲信号,在强电场或强磁场干扰的环境下,可靠地进行远距离数字信号传输,与干簧磁浮式液位计相比,分辨率和精度可提高一个数量级,而且适合较高温度的介质测量。

　　2　技术指标

　　一次仪表:介质工作温度,0~350℃;工作压力,1·6~20·0MPa;液体比重,≥0·45~≥0·90共6档;测量高度0~6m;分辨率1mm;传输距离1km;消耗功率30W.

　　二次仪表:数字显示,4位,单位mm,光柱显示,0~100%线性,64段;精度≤0·5%±1mm;手动与自动,自动,测量时间1~99min。以1min为单位任意设定:模拟输出,0~10mA或4~20mA;通讯,制式为RS232或RS485;报警,上下限、机械超位时声光指示。

　　3　工作原理简介

　　3·1　系统说明

　　图2表明了该液位计系统示意图,通过连通器,将被测容器的液位高度传到右边的连管中,磁浮子装在连管内。连管通过连通器和容器组成一个密闭容腔,介质最高工作压力可达20·0MPa,浮子中的磁钢居里点在350℃,因此磁浮子可以长期工作在此温度以下而不会退磁。

　　霍尔元件通过细电缆被吊装在连管的一侧,受传动机构的指令要求,上下平行沿连管移动,连管的上端靠近霍尔元件的一侧装有一块固定位置的磁钢,作为参考零位。

　　测量前,霍尔元件停在参考零位的位置上。当仪表发出“测量”指令时,霍尔元件沿垂直向下方向移动,移动到磁浮子附近,霍尔元件感受到特定的磁场强度,仪表收到“测量停止”信号,传动系统停止移动,此时霍尔元件正好停在待测液位的界面上。

　　“测量”指令使计数器清零,霍尔元件向下移动的同时和传动机构相连的轴编码器产生相应的计数脉冲,脉冲的个数与霍尔元件向下移动的距离成正比。测量仪表收到“测量停止”信号时,将实测液位高度的数据以4位数字(mm为单位)显示出来,同时以光柱的直观形式模拟显示液位的高度。收到“测量停止”信号经1s延时后,发出“返程”指令,霍尔元件向上移动到原始零位,等待着下一次“测量”指令的到来。显示器和光柱表明的数据保持着上一次测量的结果,直到下一次收到“测量停止”命令后更新。