论文导读：光纤液位计分常压型与带压型两种。它们都是利用力平衡原理实现液位的检测。特点，论文检测，光纤液位计测量原理及维修问题研究。
关键词：光纤液位计，原理，特点
一、光纤液位计测量原理
(一)整体系统
光纤液位计分常压型与带压型两种。它们都是利用力平衡原理实现液位的检测。所不同的是常压型是由钢丝绳直接与浮球相连,而带压型是通过磁力耦合系统带动磁锤上下运动。机械检测系统与光学编码室完全隔离。下面重点介绍带压型的工作原理。
系统由测量单元(包括浮球、钢丝绳、重锤、导向轮、绳轮、磁力耦合器等机械部分)、光纤传感器、光电转换器、二次仪表及光缆组成。通过浮球(或磁力浮球系统)将被测液位信号变为计量绞轮的准确转动,并由此带动光纤传感器中的光学编码器,使液位每上下运动1mm就有脉冲信号,再经放大整形、可逆判向等处理显示出液位,同时输出标准电信号或RS-232C标准计算机接口进入计算机罐区管理系统。整套系统由五部分组成,磁力耦合检测系统和光纤传感器两部分安装在易燃易爆的工作现场,光电转换系统、二次仪表和计算机系统安装在安全的控制室内。现场和控制室之间液位信息的传递由光缆连接,做到罐内无电检测、本质安全防爆。
浮子受浮力的作用浮在液体的表面上,此时液位值通过测量钢带和减速齿轮传送到指示仪表上,测量钢带起始于钢带轮受到盘簧的作用,保持一定的张力,由于钢带的另一端受到浮子重力的作用,加上浮力和盘簧的拉力,使钢带保持着一个恒定受力状态,只有当液位上升或下降时力发生变化,使原来的力平衡受到破坏,此时在盘簧力作用下立即进行调节使浮子随液位变化,同时液位的变化也通过钢带传给了指示仪表,其测量液位的精度可达±2mm。
(二)磁力耦合检测系统
磁力耦合检测系统跟踪液位变化的磁性浮球通过与隔压导管内的磁锤的相互作用,驱动和磁芯绳索连接的滑轮旋转,将液位的上、下运动转换成光学编码盘的旋转,测出光学编码盘旋转的角度和方向,也就可确定球罐中液位的高度。
(三)光纤传感系统
光纤传感系统主要由磁轮、光学编码盘绞轮和光纤探头组成。论文检测，特点。。光学编码盘是一个沿圆周编有信息码的薄盘,材质为1Cr18Ni9Ti,它与磁轮同轴,密封在光盘室中,完全与环境隔离。
(四)光电转换及二次仪表部分光电转换器与现场的光纤液位计由四芯铠装光缆相连。其中两芯为用红外发光二极管LED发出的二套光电转换器光源,发出稳定的连续光分别给A、B探头。两套光电转换器件将另外两芯光纤传来的光信号变为电信号,并在专用屏蔽盒内进行信号处理,转化成标准的CMOS电压信号送给二次仪表。经光电转换和整形放大处理后送入二次仪表的液位信号,在二次表内经处理后送入单片机。在单片机内完成可逆判向逻辑处理等功能,由LED显示出液位。同时还可将此信号通过标准RS-232C接口送入上位机,进行罐区管理与监控。
二、光纤液位计的主要技术指标
测量范围: 0~15 m
测量准确度:±2 mm
灵敏度: 1 mm
最大可传输距离: 5 km
三、光纤液位计的特点
(一)本质安全防爆。该液位计在现场使用的是光信号,没有任何电信号,所以安全可靠。
(二)抗电磁干扰。光信号在传输路径上不受任何电磁干扰。
(三)准确度及灵敏度高。对于不严格要求计量级的应用场所可完全满足要求。
（四）可动部件少,运行可靠,使用方便。除外浮顶外,测量不受恶劣天气如5级以上的风、降雨、降雪等影响。
(五)耐腐蚀性强。现场仪表的主要部件大量采用不锈钢、聚四氟乙烯自润滑轴承等材料,不需保养,且密封性能好。
(六)安装方便。对于旧罐改造,不需要在罐体上动火开孔,可利用原钢带表的3个孔中的2个,也可安装在罐顶入孔盖上。
（七)调整方便。可随时根据测量误差的大小调整计量轮的周长。
由武汉工业大学研制的光纤液位计于1994年通过石化总公司鉴定。目前应用较多的单位有长岭炼油厂、武汉石油化工总厂、荆门炼油厂等。使用期最长的已达6年。经不断改进技术与提高元器件质量,目前已克服了钢丝绳错位、磁锤与浮球之间脱扣及发光管、光敏管易老化等问题,使该仪表在大部分对测量准确度无严格要求的场所可长期可靠地工作。从目前的使用情况看,从原油、轻质油到液化气,从外浮顶、内浮顶、拱顶到球罐均有应用。在外浮顶罐上应用如直接将钢丝绳暴露在外,受风力等影响较大,误差较大,因此建议加装定位管。论文检测，特点。。其余场所均可达到厂家所给的准确度标准。该液位计的价格只相当于伺服液位计的1/3~1/2,因此不失为一种性能价格比较高的、有前途的新型罐区计量工具。
四、钢带液位计使用中出现故障和原因分析
浮子式钢带液位计是一种机械式的液位计,结构简单,维护量小,也比较容易操作。论文检测，特点。。在春、夏、秋三个季节使用都很少出现故障,在冬季使用时,曾多次出现指示失灵的情况,拆开现场指示仪表的后盖检查,发现凡指示失灵,都是由两种情况造成的,其一,在现场指示仪表的盒内,存有大量的凝固物,将仪表盒内起传动作用的盘簧轮和钢带轮都糊在一起,使之不能传动,造成钢带脱轨;其二,仪表盒中的盘簧轮(塑料材质)变软,严重的则成为胶质,象黑色沥青液似的把盘簧粘到一起,钢带不能传动,仪表指示失灵。
上述故障现象,都发生在测量存贮有机溶剂的钢带液位计中(如测精苯、粗苯、重苯和环己烷等)。为什么测量有机溶剂的钢带液位计会出现这两种故障呢?在此,我们可分析贮罐内部构造。在每个储罐的底部都安装有加热盘管,在盘管内通蒸汽保温,防止在冬季贮罐内存贮的液体结晶凝固而造成输送料的困难,在贮罐的顶部安装有呼吸阀,为了防止有毒有害气体的晰出,每个贮罐都通氮气封闭,氮气的压力设计为1 000 Pa,这个压力值,可以用装在贮罐顶部的自力式压力调节阀来调节控制。由于冬季气温比较低,保温蒸汽一般都不停止,但每个贮罐液位的高低,却是一个不定值,根据工艺生产的需要而变化,会有时高、有时低,当贮罐的液位较低时,通入盘管的保温蒸汽量不变,将会使贮罐中液体因过热而汽化(如苯,80℃时就沸腾),当贮罐中的液体被汽化时,压力升高,当压力超过1 000 Pa时,就会冲破氮气的封闭而进入钢带液位计的安装连接管中,而仪表连接管和指示表盒都无保温设施,随着外部气温的降低而冷凝成液体,在仪表盒中集结,这些集结的冷凝液如果是苯类,就会把仪表盒中的盘簧轮(塑料材质)溶化或使之变形,假如是非苯液体,如象环己烷,虽不能溶化盘簧轮,但当气温低于4℃时,就会凝固。
四、浮子式钢带液位计的改造措施和避免故障的办法
我们对钢带液位计进行了简单的改造,方法是打开仪表盒的后盖,拆出原来的塑料材质的盘簧轮,依据原来盘簧轮的形状和尺寸加工一批金属材质的盘簧轮,来替代原来的塑料盘簧轮,另外在冬季要把现场指示仪表盒下部的排污螺钉松开,当有冷凝液时,能从排污孔中及时排出,以免在仪表盒中形成集结,这样就可避免凝固物糊死盘簧轮而影响传动,使仪表指示失灵。
参考文献：
[1]刘涛.基于磁致伸缩的燃油测量系统的研究[D]天津大学,2006.
[2]郑平,吴明,张国忠.油罐计量中的光纤传感检测系统[J]石油化工设备,2010,(02).
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