磁致伸缩液位传感器在油库监控中的应用2

磁致伸缩液位传感器在油库监控中的应用

作者：陈苏

 

 

 

 

 

       根据铁道部、成都铁路局关于铁路机车燃料管理的有关规定，机务段油库储油量应每天进行检测，掌握油罐的实际储油量。油罐的油量测量以往靠人工投尺，先测量罐中的油位、温度和密度，然后通过计算求出油品的储量。这种方法不仅劳动强度大，工作繁琐，而且测量精度低，认为造成的误差较大。由于需哟啊开盖测量，高空作业，工作环境不安全。为此，我段开发了油库储油罐监控装置，该装置应用了数字式磁致伸缩液位传感器作为液位和温度的检测传感器，与工控计算机配合，进行油库储油量的自动检测和计算。

2.磁致伸缩液位传感器

       油罐储油量的自动检测，最重要的是传感器件。以往曾有过机械表式、压力式、电容式、超声波、雷达等各种传感器用来测量液位，然而，有的精度低可靠性差，有的价格昂贵，而磁致伸缩传感器则以它一系列突出的优点成为油罐液位测量的首选传感器。数字式磁致伸缩液位传感器是直接输出数字信号的传感器。

2.1工作原理

        磁致伸缩液位传感器是新一代液位传感器。它应用“磁致伸缩”技术研制而成，这一技术已广泛地应用在传感器技术之中。它具有精度高、稳定可靠、安装方便、环境适应性强等特点，很适用于各种液罐的液位计量和控制。由于采用非接触测量方式，不会由于摩擦、磨损等原因造成传感器的使用寿命降低。

       该产品主要由波导丝，测杆、电子仓和套在测杆上的浮球（内装有永久磁铁）组成。波导丝装于测杆内，当磁致伸缩液位传感器工作时，由电子仓内电子电路产生一起始脉冲，此起始脉冲沿波导丝传输时，产生一个沿着波导丝方向前进的旋转磁场，当该磁场与浮球中的永久磁场相遇时，产生磁致伸缩效应，使波导丝发生扭动。这一扭动被安装在电子仓内的拾能机构感知并转换成相应的电流脉冲（终止脉冲），通过计算起始脉冲与响应终止脉冲之间的时间差，即可精确地测出被测介质的液位及界面的位置，测量结果通过通信电路以数字形式输出。

2.2功能特点

       数字式磁致伸缩液位传感器的输出信号是一个绝对位置输出，而不是比例的或需哟啊再放大处理的信号，不存在吸纳后漂移或变值的情况，因此不必像其它液位传感器一样需要定期重新标定和维护，与其它液位变送器相比有明显优势。

       该传感器可同时进行液位、油水界面、温度等多参数测量，测量精度高，稳定性好。输出标准数字信号，直接与微机通信，不需要A/D转换，可实现多台传感器的实时数据采集、显示、报警及自动监测和控制。温度传感器装于测杆内部。测量输出的串行RS485数字信号可远距离传送，具有良好的抗干扰性能。传感器采用标准的螺纹或法兰连接，使现场安装简便快捷。

2.3技术参数

量程范围：80mm-5000mm

温度范围：-40~+85℃

工作电压：+24V

输出形式：RS485数字信号

液位测量：可同时测量油位和油水界面高度

分辨率：0.01%FS

温度测量：可测1-3点温度，点数及位置由用户确定

测量精度：0.5℃

通信速率：9600bit/s

测杆材料：不锈钢1Cr18Ni9Ti（隔爆型）

防护等级：IP65

       对于非数字式的磁致伸缩传感器，输出的是0-5V，0-10V或4-20mA等模拟信号，需要经过A/D转换才能由计算机接收处理，其它与数字式传感器相同。

2.3应用要求

       数字输出液位传感器输出16进制的ASCII码、二进制或格雷码，可方便的与计算机连接组成液位监控系统，实现多台传感器的实时数据采集、显示、报警及自动监测和控制。配套的数据采集及显示软件程序包，直接读取数字输出磁致伸缩液位传感器的液面、界面和温度数据。

3.油库监控系统

        我段机车然油库含两个卧式储油罐，油罐直径4500mm，长度17.5m，总储量500m³。

3.1系统构成

       油库监控系统的主要构成为：工控计算机（IPC）、PDI-COM通讯卡，数字式磁致伸缩液位传感器，RS485/232转换器及其它辅助器材。

        因RS485串行信号可长距离传输，而计算机可接受RS232信号，数字传感器输出的RS485吸纳后经传输电缆到达计算机后由RS485/232转换器进行信号转换。本系统配置的计算机需要两个RS232口，采用PCI-COM通讯卡实现。软件配置为：Windows2000，BT6000组态软件，数据采集软件，监测数据处理程序，以及油罐容积表数据库。

        磁致伸缩液位传感器被固定在油罐口的法兰盘上，传感器的测杆和浮球从油罐顶部深入油罐体内。并配上一个防护罩保护传感器的电子仓不受雨淋和阳光暴晒。系统功能：可测量油罐油位和3点温度，设定密度，体积和质量计算、积算，进出油量统计，数据记录和储存，报警显示和历史数据查询，统计报表打印等。根据实际需求，本系统及传感器未设油水界面测量。

3.2测量与计算

油位测量：由液位传感器直接测得。本传感器精度比较高，为与油罐容积表对应，实际测量精度为毫米。

油温测量：油温测量在整个传感器测量范围内按一定规律设3个测量点，可同时测得3点温度。按照部、局有关管理规定，根据实际液位的不同，应取1点温度（液位≤3000mm）或在规定位置取3点温度（液位＞3000mm）的计算值作为油液温度。油液温度用于标准密度的计算。

油液密度：在油量计算的几个要素中，由油液密度和容积可计算油液的质量。油液密度也可以进行自动测量。由于暂时没有合适的密度传感器，本系统灭有密度自动测量功能，但配置上已有今后增加该功能的考虑。目前的密度值由人工输入。

油量计算：根据所测油位，经有关容积表转换成容积数据。油罐容积表是一个数据库，记载每一液位所对应的容积数，它是根据油管几何形状计算过经实际计量得出的一组数据。液位数据转换为容积数后，由容积、密度计算质量。

4.使用情况

       本监控系统可长期连续运行，按一定时间周期自动定时测量和计算油库油量，并保存测量数据。我段操作这个那就实际情况，在有进出油量变化的时间内开机使用。

       操作者可随时在屏幕上看到液位、温度、储油量等各种当前数据并可查询历史数据，油量随时间的变化可以曲线方式显示 。根据设定的油位安全高度和最高安全温度，储油超过安全高度或油温超过安全值，系统会给出报警显示。

油库储油罐监控装置的开发应用，提高了装备的自动化水平，提高了测量精度，减轻了劳动强度，受到使用者的欢迎。