超声波液位计在贮槽液位中的应用

1 问题的提出

    1992年2月．在我厂新项目的设计中，对贮槽液位的测量，要求所选仪表能够连续测量、安全防爆、可靠性高、稳定性好、安装简单、使用方便、具有自诊功能、所测液位可以线性地转换为重量值或体积值，并能输出标准的4-20mA电流信号和上下限报警信号等，以便与其他仪表组成自动控制系统。

2 选择仪表

     根据上述设计思路，经过多方比较，我们选用了江苏久久仪表有限公司生产的超声波液位计，这种仪表的性能基本符合以上要求。其测量传感器为非接触式，安装相当方便，安全防爆级别为（EExib）ⅡC液位测量范围广，zui大可达20m，通过接口（ZA一670）可方便地与计算机联接，每计算机可管理64台转换器，即64个液位测量点，相对降低了成本。在计算机中，通过键盘设置或修改所需的各个参数，用功能键切换哂面，以模拟光柱显示贮槽液位；或根据液位显示的包络线，观察信号及干扰情况，从而找出测量存在的问题，进一步还可以消除多达l0个固定干扰产生的干扰回波，（如反应釜中搅拌浆或罐内的支柱等对测量的影响）；对不规则容器的液位测量，用30点的折线将其线性化，以体积值或重量值显示出来；对于参数设置或测量中出现的问题，以错误代码的形式表达出来。因此人机对话很方便。

3 仪表组成

传感器DU一60Z 安装在贮槽上

转换器FMU一678 安装在l9 安装架上

接口ZA一670 安装在l9 安装架上

电源NT一470 安装在l9 安装架上

计算机ALR一286

打印机LQ一1600K

4 测量原理

    超声渡测量液位的原理并不复杂，E+H 超声波液位计的发射装置和接收装置共为一体，在发射装置发出超声脉冲后，发射装置转变为接收装置，以接收碰到料面而反射的超声回渡信号，根据发射与接收所需要的时间t，乘以声速，就可确定超声信号传播的距离，即所测液位L=Cx t／2。在温度为0℃ 、气压在101．3kPa的条件下，空气的声速C约等于331．6M／S，空气的温度补偿因子为0．6／℃，因此校正后空气的声速为C=331.6+6×T （M／S），其中T为传感器DU一60中用于补偿温度测量元件所测得的温度值。

5 发现问题及解决办法

   ①在zui初调试时，我们以水代替物料进行标定，测得值较准，但实际使用后发现测量误差较大，有的贮槽测得值高于实际值，有的则低予实际值，甚至于在料位不变的情况下，测出值早上，中午、晚上均不同，使人对测量值产生疑问。经分析，仪表没有问题，问题出在声速上，影响声速c的因素很多：温度、压力、湿度、混合气体的成份、分子量、比热等，我们所测的贮槽是微压的密闭容器，各个贮槽所装的物料均不同，压力、湿度等影响较小，主要是环境温度变化，引起超声波在物料挥发物与空气的混合物中传播速度的变化，从而造成误差。查资料，我们得到部分补偿因子，代人后，测得值比较准确，另有部分理论值以试验的方法，用测量值与实际值比较，计算出声速c与温度补偿因子，去修正声速。经过这样处理后，测量值与实际值基本砌台，达到仪表的精度，得到项目验收部门的认可。

   ②前年，生产车问所映有一个贮槽液位显示不稳定，经检查发现，传感器的上盖不知何时已破裂，里面灌满水，接线柱已经生锈。我们拆下传感器，倒出水、除锈、晾干后，将其重新安装，又恢复正常测量，至今二年多时间没出问题，说明这种表的质量是好的，经过七年多的运行，个别单元仪表出现一些故障，对此我们正在研究中。

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