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常見(jiàn)料位開(kāi)關(guān)和物位計(jì)的工作原理與應(yīng)用
2019-09-25
【計(jì)為自動(dòng)化 國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)】為解決在物料儲(chǔ)藏和運(yùn)輸過(guò)程中的物位測(cè)量的問(wèn)題，各種物位測(cè)量?jī)x表不斷涌現(xiàn)，性能也不斷提升。其中進(jìn)行高、低位檢測(cè)的稱之為料位開(kāi)關(guān)，有：音叉式、振動(dòng)棒式、阻旋式、電容式、浮球式。進(jìn)行連續(xù)料位測(cè)量的稱為物位計(jì)，有：射頻電容式、超聲波式、雷達(dá)式、稱重式、壓力式，這些儀表都有各自不同的應(yīng)用范圍。本文就幾種常見(jiàn)料位開(kāi)關(guān)和物位計(jì)的工作原理與應(yīng)用進(jìn)行介紹，希望對(duì)用戶有所幫助。
一、振棒料位開(kāi)關(guān)
工作原理：振棒料位開(kāi)關(guān)的振動(dòng)棒是一個(gè)電子線路進(jìn)行激勵(lì)并保持共振，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)到達(dá)并部分覆蓋住振棒開(kāi)關(guān)的探頭時(shí)，振棒開(kāi)關(guān)的振動(dòng)阻尼突然增強(qiáng)，這種振動(dòng)參數(shù)的改變將通過(guò)檢測(cè)回路觸發(fā)繼電器，從而為物位控制提供了上、下限開(kāi)關(guān)信號(hào)。
振棒料位開(kāi)關(guān)分單棒料位開(kāi)關(guān)和雙棒振棒料位開(kāi)關(guān)兩種，雙棒振棒料位開(kāi)關(guān)比單棒料位開(kāi)關(guān)的靈敏度更好，檢測(cè)更可靠。計(jì)為T(mén)ube-11振棒料位開(kāi)關(guān)是國(guó)內(nèi)首款雙管設(shè)計(jì)的棒狀料位開(kāi)關(guān)，其振動(dòng)探頭采用獨(dú)特的內(nèi)外嵌套設(shè)置的雙管設(shè)計(jì)，產(chǎn)品采用壓電器件實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)，使內(nèi)外管在完全一致的諧振頻率下產(chǎn)生共鳴。當(dāng)振動(dòng)棒與被測(cè)物料接觸時(shí)，接觸物料的外管諧振頻率發(fā)生變化，從而破壞內(nèi)外管的共鳴條件，產(chǎn)生信號(hào)變化進(jìn)而輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。
產(chǎn)品應(yīng)用：計(jì)為T(mén)ube-11振棒料位開(kāi)關(guān)通過(guò)內(nèi)外振動(dòng)管的諧振頻率調(diào)節(jié)到完全一致，使得產(chǎn)品具有極高的檢測(cè)靈敏度和可靠性，最低測(cè)量密度可達(dá)0.02g/cm3。計(jì)為T(mén)ube-11振棒料位開(kāi)關(guān)主要用于測(cè)量顆粒狀固體料位，能夠滿足絕大部分顆粒狀料位的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要求。
二、音叉料位開(kāi)關(guān)
工作原理：音叉料位開(kāi)關(guān)的探頭基于音叉式設(shè)計(jì)，采用壓電器件實(shí)現(xiàn)叉體的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)。不接觸物料時(shí)，音叉在諧振頻率下產(chǎn)生自由振動(dòng)，當(dāng)音叉與被測(cè)物料接觸時(shí)，音叉的振動(dòng)振幅明顯減小，壓電檢測(cè)器件的輸出信號(hào)幅度隨之減小，信號(hào)變化由智能電路檢測(cè)分析并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。
產(chǎn)品應(yīng)用：音叉料位開(kāi)關(guān)是一種專用于測(cè)量粉末和細(xì)小顆粒的固體料位開(kāi)關(guān)。計(jì)為Fork-11音叉料位開(kāi)關(guān)可測(cè)最低物料密度達(dá)0.008g/cm3，特別適合超低密度的料位測(cè)量，具有廣泛的適應(yīng)性和極高的可靠性。
三、音叉液位開(kāi)關(guān)
工作原理：音叉液位開(kāi)關(guān)采用壓電器件實(shí)現(xiàn)叉體的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)。當(dāng)叉體與被測(cè)液體接觸時(shí)，叉體的諧振頻率明顯降低，振動(dòng)頻率的變化直接反應(yīng)在壓電檢測(cè)器件的輸出信號(hào)上，檢測(cè)電路對(duì)頻率的變化進(jìn)行判別并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。
產(chǎn)品應(yīng)用：計(jì)為Ring-11音叉液位開(kāi)關(guān)是一種高可靠性緊湊型的專用于液位測(cè)量的控制開(kāi)關(guān)。音叉長(zhǎng)度僅有40mm，不僅適用于容器、儲(chǔ)罐、槽罐中的液位測(cè)量，而且適用于導(dǎo)管的液位測(cè)量。同時(shí)，基于檢測(cè)叉體浸泡于介質(zhì)時(shí)振動(dòng)頻率變化的設(shè)計(jì)原理，產(chǎn)品可測(cè)量介質(zhì)密度低至0.5g/cm3，不僅適用于鹽酸、硫酸、硝酸、堿液、工業(yè)廢水、糖漿、藥液等液位測(cè)量，而且特別適用于有泡沫、氣泡、粘稠液體以及振動(dòng)干擾的復(fù)雜測(cè)量場(chǎng)合。
四、阻旋式料位開(kāi)關(guān)
工作原理：利用傳動(dòng)軸與離合器相連接，在未接觸物料時(shí)，馬達(dá)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)葉片感到物料阻力時(shí)，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)同時(shí)輸出一節(jié)點(diǎn)信號(hào)而測(cè)出料位高度。
產(chǎn)品應(yīng)用：軸端密封的好壞對(duì)阻旋式料位開(kāi)關(guān)壽命影響最大，一般進(jìn)口產(chǎn)品可以在密度為0.5g/cm3環(huán)境下使用，即一般礦粉、水泥、粉煤灰均可使用。由于其測(cè)量阻力，對(duì)扭矩要求一般在0.5～1.0kg?cm可調(diào)，故對(duì)葉片上少量附著無(wú)影響。計(jì)為Spin-11A標(biāo)準(zhǔn)型阻旋料位開(kāi)關(guān)采用進(jìn)口電機(jī)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)及軸承，材質(zhì)上選用304/316L不銹鋼或碳鋼，適用于大多數(shù)固體顆粒、粉末的測(cè)量。
五、超聲波物位計(jì)
工作原理：由換能量將功率脈沖轉(zhuǎn)換為超聲波，射向料面，經(jīng)料面反射后進(jìn)入超聲波檢測(cè)裝置，再由換能量將超聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。二次儀表根據(jù)發(fā)射脈沖與接受脈沖之間的時(shí)間差和介質(zhì)中的傳播速度，計(jì)算出料位。
產(chǎn)品應(yīng)用：由于其傳播速度受傳播介質(zhì)振動(dòng)、噪音影響較大，并且其元件受溫度影響大，故不能在粉塵、高溫場(chǎng)合使用，往往用于明渠、水處理較多。計(jì)為Uson-21隔爆型超聲波液位計(jì)能夠用于腐蝕性或爆炸性場(chǎng)合的液位測(cè)量。
但電波傳輸速度c=108m/s非常大，在距離較小時(shí)，t非常短暫，很難直接準(zhǔn)確測(cè)量，必須借助于其他技術(shù)手段，例如在脈沖式測(cè)距雷達(dá)中，借助于脈沖壓縮技術(shù)來(lái)提高分辨率。另外的方法是采用連續(xù)波調(diào)頻法，使發(fā)射電波的頻率連續(xù)快速地變化，利用瞬時(shí)發(fā)射頻率與回波頻率之差來(lái)?yè)Q算距離，由于這種技術(shù)適合于短距離測(cè)量，所以多數(shù)雷達(dá)料位計(jì)均采用調(diào)頻連續(xù)波。
產(chǎn)品應(yīng)用：雷達(dá)物位計(jì)特別適合于高粘度或高污染度的物料。例如瀝青、重油等，并且由于其測(cè)量重復(fù)精度高，無(wú)需定期維修或重新標(biāo)定，測(cè)量精度也較高，一般能達(dá)到±1cm。一般瀝青庫(kù)均可以采用雷達(dá)物位計(jì)，避免了其他接觸式測(cè)量方法常常會(huì)出現(xiàn)的粘住、卡死、不可靠的問(wèn)題。一次投資雖多，因?yàn)槊饩S護(hù)，總的使用成本較低。計(jì)為系列雷達(dá)物位計(jì)有高頻、低頻脈沖和調(diào)頻連續(xù)波等多種型號(hào)，能夠在多種工況下使用。
七、電子稱重式料位計(jì)
工作原理：采用稱重傳感器直接稱出儲(chǔ)倉(cāng)重量來(lái)判斷物料存量，因?yàn)榱衔缓椭亓慷嗌倬俏锪洗媪康闹笜?biāo)。
產(chǎn)品應(yīng)用：這一方法非常可靠、準(zhǔn)確、重復(fù)性好，精度也可以很高，對(duì)物料特性不限，但缺點(diǎn)是安裝不太方便，受料倉(cāng)結(jié)構(gòu)限制，要求單獨(dú)的料倉(cāng)。象瀝青站中熱料倉(cāng)就不可以用，而水泥站骨料中儲(chǔ)倉(cāng)、臥式瀝青罐可以使用。
八、壓力式液位計(jì)
工作原理：通過(guò)壓力法蘭感應(yīng)器將受到的壓力通過(guò)毛細(xì)管傳到變送器，變送器有一個(gè)變電容的完全密封的傳感器腔，當(dāng)毛細(xì)管將壓力傳遞至壓力腔，將引起壓力膜片位移，傳感膜片和兩電容極板之間的電容差由電子部件轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)電信號(hào)輸出，由于液位壓力與液面高成正比例，故此電信號(hào)經(jīng)標(biāo)定后即準(zhǔn)確反映液位變化。
產(chǎn)品應(yīng)用：只適用于液體，例如立式瀝青罐，油罐等。
一、振棒料位開(kāi)關(guān)
工作原理：振棒料位開(kāi)關(guān)的振動(dòng)棒是一個(gè)電子線路進(jìn)行激勵(lì)并保持共振，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)到達(dá)并部分覆蓋住振棒開(kāi)關(guān)的探頭時(shí)，振棒開(kāi)關(guān)的振動(dòng)阻尼突然增強(qiáng)，這種振動(dòng)參數(shù)的改變將通過(guò)檢測(cè)回路觸發(fā)繼電器，從而為物位控制提供了上、下限開(kāi)關(guān)信號(hào)。
振棒料位開(kāi)關(guān)分單棒料位開(kāi)關(guān)和雙棒振棒料位開(kāi)關(guān)兩種，雙棒振棒料位開(kāi)關(guān)比單棒料位開(kāi)關(guān)的靈敏度更好，檢測(cè)更可靠。計(jì)為T(mén)ube-11振棒料位開(kāi)關(guān)是國(guó)內(nèi)首款雙管設(shè)計(jì)的棒狀料位開(kāi)關(guān)，其振動(dòng)探頭采用獨(dú)特的內(nèi)外嵌套設(shè)置的雙管設(shè)計(jì)，產(chǎn)品采用壓電器件實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)，使內(nèi)外管在完全一致的諧振頻率下產(chǎn)生共鳴。當(dāng)振動(dòng)棒與被測(cè)物料接觸時(shí)，接觸物料的外管諧振頻率發(fā)生變化，從而破壞內(nèi)外管的共鳴條件，產(chǎn)生信號(hào)變化進(jìn)而輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。
產(chǎn)品應(yīng)用：計(jì)為T(mén)ube-11振棒料位開(kāi)關(guān)通過(guò)內(nèi)外振動(dòng)管的諧振頻率調(diào)節(jié)到完全一致，使得產(chǎn)品具有極高的檢測(cè)靈敏度和可靠性，最低測(cè)量密度可達(dá)0.02g/cm3。計(jì)為T(mén)ube-11振棒料位開(kāi)關(guān)主要用于測(cè)量顆粒狀固體料位，能夠滿足絕大部分顆粒狀料位的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要求。
二、音叉料位開(kāi)關(guān)
工作原理：音叉料位開(kāi)關(guān)的探頭基于音叉式設(shè)計(jì)，采用壓電器件實(shí)現(xiàn)叉體的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)。不接觸物料時(shí)，音叉在諧振頻率下產(chǎn)生自由振動(dòng)，當(dāng)音叉與被測(cè)物料接觸時(shí)，音叉的振動(dòng)振幅明顯減小，壓電檢測(cè)器件的輸出信號(hào)幅度隨之減小，信號(hào)變化由智能電路檢測(cè)分析并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。
產(chǎn)品應(yīng)用：音叉料位開(kāi)關(guān)是一種專用于測(cè)量粉末和細(xì)小顆粒的固體料位開(kāi)關(guān)。計(jì)為Fork-11音叉料位開(kāi)關(guān)可測(cè)最低物料密度達(dá)0.008g/cm3，特別適合超低密度的料位測(cè)量，具有廣泛的適應(yīng)性和極高的可靠性。
三、音叉液位開(kāi)關(guān)
工作原理：音叉液位開(kāi)關(guān)采用壓電器件實(shí)現(xiàn)叉體的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)。當(dāng)叉體與被測(cè)液體接觸時(shí)，叉體的諧振頻率明顯降低，振動(dòng)頻率的變化直接反應(yīng)在壓電檢測(cè)器件的輸出信號(hào)上，檢測(cè)電路對(duì)頻率的變化進(jìn)行判別并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。
產(chǎn)品應(yīng)用：計(jì)為Ring-11音叉液位開(kāi)關(guān)是一種高可靠性緊湊型的專用于液位測(cè)量的控制開(kāi)關(guān)。音叉長(zhǎng)度僅有40mm，不僅適用于容器、儲(chǔ)罐、槽罐中的液位測(cè)量，而且適用于導(dǎo)管的液位測(cè)量。同時(shí)，基于檢測(cè)叉體浸泡于介質(zhì)時(shí)振動(dòng)頻率變化的設(shè)計(jì)原理，產(chǎn)品可測(cè)量介質(zhì)密度低至0.5g/cm3，不僅適用于鹽酸、硫酸、硝酸、堿液、工業(yè)廢水、糖漿、藥液等液位測(cè)量，而且特別適用于有泡沫、氣泡、粘稠液體以及振動(dòng)干擾的復(fù)雜測(cè)量場(chǎng)合。
四、阻旋式料位開(kāi)關(guān)
工作原理：利用傳動(dòng)軸與離合器相連接，在未接觸物料時(shí)，馬達(dá)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)葉片感到物料阻力時(shí)，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)同時(shí)輸出一節(jié)點(diǎn)信號(hào)而測(cè)出料位高度。
產(chǎn)品應(yīng)用：軸端密封的好壞對(duì)阻旋式料位開(kāi)關(guān)壽命影響最大，一般進(jìn)口產(chǎn)品可以在密度為0.5g/cm3環(huán)境下使用，即一般礦粉、水泥、粉煤灰均可使用。由于其測(cè)量阻力，對(duì)扭矩要求一般在0.5～1.0kg?cm可調(diào)，故對(duì)葉片上少量附著無(wú)影響。計(jì)為Spin-11A標(biāo)準(zhǔn)型阻旋料位開(kāi)關(guān)采用進(jìn)口電機(jī)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)及軸承，材質(zhì)上選用304/316L不銹鋼或碳鋼，適用于大多數(shù)固體顆粒、粉末的測(cè)量。
五、超聲波物位計(jì)
工作原理：由換能量將功率脈沖轉(zhuǎn)換為超聲波，射向料面，經(jīng)料面反射后進(jìn)入超聲波檢測(cè)裝置，再由換能量將超聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。二次儀表根據(jù)發(fā)射脈沖與接受脈沖之間的時(shí)間差和介質(zhì)中的傳播速度，計(jì)算出料位。
產(chǎn)品應(yīng)用：由于其傳播速度受傳播介質(zhì)振動(dòng)、噪音影響較大，并且其元件受溫度影響大，故不能在粉塵、高溫場(chǎng)合使用，往往用于明渠、水處理較多。計(jì)為Uson-21隔爆型超聲波液位計(jì)能夠用于腐蝕性或爆炸性場(chǎng)合的液位測(cè)量。
六、雷達(dá)式物位計(jì)
工作原理：雷達(dá)物位計(jì)的原理與一般雷達(dá)一樣，是建立在電波在空氣以恒定速度c傳播這一基點(diǎn)上，反射出口到被測(cè)料面距離為H，則電波發(fā)出到達(dá)料面再反射回到接收端，所需時(shí)間t=2H/c，若能直接測(cè)量時(shí)間t，馬上可以算出距離H。但電波傳輸速度c=108m/s非常大，在距離較小時(shí)，t非常短暫，很難直接準(zhǔn)確測(cè)量，必須借助于其他技術(shù)手段，例如在脈沖式測(cè)距雷達(dá)中，借助于脈沖壓縮技術(shù)來(lái)提高分辨率。另外的方法是采用連續(xù)波調(diào)頻法，使發(fā)射電波的頻率連續(xù)快速地變化，利用瞬時(shí)發(fā)射頻率與回波頻率之差來(lái)?yè)Q算距離，由于這種技術(shù)適合于短距離測(cè)量，所以多數(shù)雷達(dá)料位計(jì)均采用調(diào)頻連續(xù)波。
產(chǎn)品應(yīng)用：雷達(dá)物位計(jì)特別適合于高粘度或高污染度的物料。例如瀝青、重油等，并且由于其測(cè)量重復(fù)精度高，無(wú)需定期維修或重新標(biāo)定，測(cè)量精度也較高，一般能達(dá)到±1cm。一般瀝青庫(kù)均可以采用雷達(dá)物位計(jì)，避免了其他接觸式測(cè)量方法常常會(huì)出現(xiàn)的粘住、卡死、不可靠的問(wèn)題。一次投資雖多，因?yàn)槊饩S護(hù)，總的使用成本較低。計(jì)為系列雷達(dá)物位計(jì)有高頻、低頻脈沖和調(diào)頻連續(xù)波等多種型號(hào)，能夠在多種工況下使用。
七、電子稱重式料位計(jì)
工作原理：采用稱重傳感器直接稱出儲(chǔ)倉(cāng)重量來(lái)判斷物料存量，因?yàn)榱衔缓椭亓慷嗌倬俏锪洗媪康闹笜?biāo)。
產(chǎn)品應(yīng)用：這一方法非常可靠、準(zhǔn)確、重復(fù)性好，精度也可以很高，對(duì)物料特性不限，但缺點(diǎn)是安裝不太方便，受料倉(cāng)結(jié)構(gòu)限制，要求單獨(dú)的料倉(cāng)。象瀝青站中熱料倉(cāng)就不可以用，而水泥站骨料中儲(chǔ)倉(cāng)、臥式瀝青罐可以使用。
八、壓力式液位計(jì)
工作原理：通過(guò)壓力法蘭感應(yīng)器將受到的壓力通過(guò)毛細(xì)管傳到變送器，變送器有一個(gè)變電容的完全密封的傳感器腔，當(dāng)毛細(xì)管將壓力傳遞至壓力腔，將引起壓力膜片位移，傳感膜片和兩電容極板之間的電容差由電子部件轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)電信號(hào)輸出，由于液位壓力與液面高成正比例，故此電信號(hào)經(jīng)標(biāo)定后即準(zhǔn)確反映液位變化。
產(chǎn)品應(yīng)用：只適用于液體，例如立式瀝青罐，油罐等。
TAGS : 物位計(jì)
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