什么是磁致伸缩液位计和磁翻板液位计？

更新时间：2023-12-12

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第一部分

磁致伸缩指铁磁质中磁化方向的改变会引起介质晶格间距的改变，从而使得铁磁质的长度和体积发生改变的现象。磁致伸缩式液位计是基于磁致伸缩原理设计制造的液位计，它由磁性浮子驱动的高精度、高分辨率变送器。

原理

磁致伸缩式液位计的基本原理如下图所示。其结构分为三部分：浮球、变送器和装有磁致线的不锈钢测量管。当变送器接通电源后，脉冲发送器和接收器开始工作，发送器定时向下端发送低电流询问脉冲信号，脉冲及其磁场顺着磁致伸缩线向下运行，当脉冲信号的磁场与浮球内的磁场相遇时，产生扭应力脉冲，这个扭应力脉冲向磁致线两端传送。向下传送的扭应力脉冲被阻尼吸收，向上传送的扭应力脉冲被接收器接收并检测出来。根据从发出询问脉冲到接收返回扭应力脉冲的时间差，就可计算出液位的高度并转换成4～20mA的输出信号。

优点：

▶磁致伸缩液位计可动部件为浮子，维护量极低，有利于降低维护成本；

▶精度高，一些产品精度已经可以达到0.1mm；

▶分辨率高，可做到微米级；

▶可同时测量总体液位和界面液位，可应用于两种不同液体之间的界位测量；

▶安全性好，磁致伸缩式液位计的防爆性能高，本安防爆，使用安全，特别适合对液体化工原料和易燃液体的测量。

缺点：

▶抗干扰能力略差（一般不建议用在电厂等强电磁辐射的场所）；

▶测量原理导致必须是接触式测量；

▶介质直接接触，浮球密封要求要严格，不适用于有压、自聚、有腐蚀、有毒、高黏度液体的测量。

应用注意事项

1、由于测量原理等因素，当磁致伸缩式液位计处于强磁场干扰环境下，会使浮子受的磁场力叠加导致消磁。因此，安装时应远离强电磁环境，如高压电机、风机、离心机、搅拌器、变频器、干燥床等，需要急停、启动的地方，这些设备应做好接地屏蔽工作。同时，磁致伸缩式液位计的信号线应远离高压电源线，并使信号线屏蔽层处于良好接地状态。

2、静电放电会干扰磁致伸缩式液位计的测量，使用时应使安装有液位计的设备良好接地。

3、为了避免射频电磁场辐射，需要在设计时考虑无线仪表发射源的位置，至少保证2m以上的距离。

4、对于浪涌冲击非可控的干扰，一般会在现场侧加浪涌保护器、防雷击、保护电路板。浪涌保护器中的抑制元件(压敏电阻MOV)是采用损耗自身的方式对冲击电流进行消解(发热、融化)，对抗大电流的冲击。这样就可以很好地保护磁致伸缩式液位计的本体安全。

5、工频磁场多数由工频机泵产生，安装磁致伸缩式液位计时应尽量远离工频机泵。

6、如果介质温度变化过大，磁致伸缩式液位计不宜作为计量级的仪表使用。但是，只要满足平均每变化10℃，输出值变化小于2mm的条件，介质温度累计变化所产生的误差一般在测量要求误差范围之内。

7、在振动环境使用时，也会影响精度，液位计最好安装在非振动的工况条件下。

第二部分

一、工作原理

磁翻板液位计是根据磁极耦合原理、阿基米德（浮力定律）等原理巧妙地结合机械传动的特性而开发研制的一种专门用于液位测量的装置。

二、常用磁翻板液位计安装形式

A 型顶装式磁翻板液位计分为上下两部分，上部在容器顶部，下部安装在容器内，由法兰与容器法兰连接。液下部分导管内浮子由连杆与上部导管内磁性头连成一体。当液体变化时，浮子带动磁钢在导管内上下运动，带动显示部分红白指示球翻转，在面板上读得液位高度。

三、液位变送装置

为了扩大液位计的使用范围，还可以根据相关标准及要求增加液位变送装置，以输出多种电信号。其中，4～20mA 电流信号是比较常用的一种。比如：在监测液位的同时磁控开关信号可用于对液位进行控制或报警；在翻柱液位计的基础上增加了 4~20mA 变送传感器，在现场监测液位的同时，将液位的变化通过变送传感器、线缆及仪表传到控制室，实现远程监测和控制。

磁变送器（干簧管变送器）：与磁开关的原理相似，它是捆绑在浮筒外面。当浮筒里面的浮子随着液位变化时，上下移动，浮子中的磁钢所在的位置将改变干簧管中磁开关的状态（闭合），只有在磁钢作用范围内的干簧管闭合，其它都处于开路状态，从而改变回路的电阻值，或者说是改变了输出回路的阻值。浮子的位置相当与电位器的滑动点，随着浮子的位置变化，引起上下电阻的抽头（上下电阻值）变化，液位越低，电阻值越大，越高电阻越小（出线在顶部）。由于回路是恒（定电）流，再通过电流/电压转换，进而可以转化为4~20mA/HART 等信号。液位变化，液位旁边的磁开关闭合，电阻值变化，输出电压随之变化。

四、针对顶装型磁翻板液位计的故障维修和维护

对于顶装式磁翻板液位计出现的液位显示不准确的情况一般有以下几种原因：磁浮子损坏导致的磁力不足；磁浮子在液位计管中卡阻；浮筒泄露，磁翻板卡阻或损坏。

针对以上几种原因的判断一般均可以通过以下步骤进行判断，该方法同样适用于常规检修。

1. 用实验磁体在磁翻板液位计的有机玻璃盖板上上下刷动，如不能正常变化应针对磁翻板进行检修，如果磁翻板正常变化，则磁翻，进行下一步检修。

2. 确认储罐内具备拆口条件的情况下，将液位计法兰与储罐法兰的螺栓拆卸掉。

3. 垂直提起液位计本体50cm，正常情况下磁翻板显示应下降50cm。

4. 用手抓住连杆，向下按20cm 左右，正常情况下磁翻板显示应下降20cm，然后回升20cm，浮筒回弹明显。

故障现象： 1. 如果第二步操作完毕，磁翻板不能显示下降50cm，则有可能是磁性不足或者磁浮子卡阻。2. 第三步操作中，如果下按困难，则磁浮子卡阻，更换磁浮子，如果下按阻力不很大，并且显示不能正常回复，则磁浮子磁力不足更换磁浮子。3. 以上故障确认完毕，对浮筒回弹进行重新评估，进而确定浮筒是否泄露，如泄露考虑焊接或更换。

五、针对侧装型磁翻板液位计的故障维修及维护

磁翻板液位计原理上能够实现准确的液位、界位检测，但在使用过程中很多磁翻板液位计仍出现显示不准，出现液位跳变性变化或者画直线等现象，主要的原因之一就是浮子脏污，其二就是介质较粘稠和结晶造成的。这是磁翻板液位计使用中最常见也是最易引起故障的原因。

浮子出现卡阻的故障，我们通常的做法就是拆卸浮子液位计下方的法兰，拿出浮子进行人工清洗去污。

第三部分

磁翻版液位计和磁致伸缩式液位计的区别

相同点：

都是利用浮力原理和磁感应原理。具体见常用液位计工作原理（一）。

区别：

磁翻板液位计：

具有就地指示的功能，如果需要传送给DCS，需要增加变送器，变送器可以选择需要或者仅有就地指示的功能。

磁致伸缩式液位计：

它的数据只显示在变送器上面，变送器（由发送器和感应器组成）是磁致伸缩式液位计发挥作用必须构成的一个部件。
利用两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号，然后计算这个信号被探测所需的时间周期，从而换算出准确的位置。这两个磁场一个来自在传感器外面的活动磁铁，另一个则源自传感器内波导管（Waveguide）的电流脉冲，而这个电流脉冲其实是由传感器头的固有电子部件所产生的。当两个磁场相交时，所产生的一个应变脉冲（Strain Pulse）会以声音的固定速度运行回电子部件的感测线圈。从产生电流脉冲的一刻到测回应变脉冲所需要的时间周期乘以这个固定速度，我们便能准确的计算出位置磁铁的变动。精度稍高一点。