淺談外置倒裝式磁致伸縮位移傳感器在油罐區(qū)的應(yīng)用

袁梁 張韜 蔣建群

[摘? ? 要] 本文闡述了外置式位移傳感器在非接觸油品介質(zhì)情況下，不動火作業(yè)，不拆除罐體設(shè)備并快速安裝，實現(xiàn)了安全環(huán)保作業(yè)，降低事故風(fēng)險。同時選用波導(dǎo)絲作為測量元件，提高了測量精度。

[關(guān)鍵詞] 外置式倒裝;高精度;不動火作業(yè);維護(hù)簡易

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 01. 048

[中圖分類號] F273? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2020）01- 0113- 02

1? ? ? 引? ? 言

外置式位移傳感器的安裝可避免與介質(zhì)直接接觸，防介質(zhì)腐蝕，延長機(jī)械壽命，避免高溫對儀表艙室內(nèi)電路影響，安裝方便，簡易維護(hù)，特別是對有防火防爆場合要求的場所，可避免動火作業(yè)。對罐體原設(shè)備不拆除，不打開，避免跑冒滴漏。采用倒裝模式，可避免傳統(tǒng)正裝儀表電纜上罐等情況，利于防火防爆要求。選用波導(dǎo)絲作為測量元件，提高測量精度。

2? ? ? 磁致伸縮位移傳感器工作原理

磁致伸縮位移傳感器工作時，傳感器的電路部分將在波導(dǎo)絲上激勵出脈沖電流，該電流沿波導(dǎo)絲傳播時會在波導(dǎo)絲的周圍產(chǎn)生脈沖電流磁場。在磁致伸縮位移傳感器測桿外配有一永久磁環(huán)。當(dāng)脈沖電流磁場與磁環(huán)磁場相遇時，使得由磁致伸縮材料做成的波導(dǎo)絲在磁環(huán)所在的位置產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)波脈沖，這個脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)絲傳回并由檢出機(jī)構(gòu)檢出。通過測量脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的時間差可以精確地確定浮子所在的位置，即液面的位置。

3? ? ? 外置安裝磁致伸縮位移傳感器的特點(diǎn)

（1）外置安裝采用支架式安裝、可不停產(chǎn)、不動火、不清罐，裝于罐體外壁機(jī)械導(dǎo)軌上。相比傳統(tǒng)的罐頂法蘭式安裝，避免了作業(yè)人員上罐開孔焊接法蘭等動火作業(yè)步驟。避免了作業(yè)人員處于罐頂安裝孔油氣揮發(fā)區(qū)域，防止中毒等意外情況發(fā)生，安全可靠。

（2）安裝支架采用普通金屬材料，成本低，螺栓夾緊原機(jī)械式液位計。安裝時間短，基本在地面就可操作完成，避免高處作業(yè)墜落風(fēng)險。支架采用工廠定制，現(xiàn)場可直接裝配，縮短現(xiàn)場作業(yè)時間，避免了現(xiàn)場切割、磨、削、鉆等動火作業(yè)行為。

（3）儀表外置安裝情況下，不銹鋼金屬側(cè)桿與儀表艙室遠(yuǎn)離高溫高腐蝕原油，有效地保護(hù)了儀器設(shè)備的使用壽命。

（4）因為儀表外置安裝，設(shè)備外觀等情況一目了然，避免了傳統(tǒng)儀表在原油中浸泡，無法察覺設(shè)備異常情況，不需要定期清洗設(shè)備，方便耐用。儀表工作可靠、穩(wěn)定。

（5）磁環(huán)安裝在罐外機(jī)械式浮漂上，不受油污影響，靈活不卡澀，維護(hù)簡便，一人即可拆除更換，避免了傳統(tǒng)的提表出罐，或罐體打開時油污四處滴漏的情況。

（6）外置安裝時，測桿長度不影響安裝，測桿可不彎曲，兩人配合，鑲嵌入安裝支架中，傳統(tǒng)儀表安裝時，人員必須站在罐頂，法蘭安裝孔過小，作業(yè)人員必須高舉測桿，斜45度安裝進(jìn)油罐中，安裝過程中無法避免表頭過重測桿彎曲，刮擦測桿等情況。

4? ? ? 儀表倒裝

（1）磁致伸縮位移傳感器采用倒裝方式，避免傳統(tǒng)安裝方式的電纜上罐情況，傳統(tǒng)安裝方式儀表艙室距離量油孔內(nèi)原油介質(zhì)過近，存在安全隱患。

（2）傳統(tǒng)安裝方式，儀表接地線連接過長，從罐頂拉至罐底接地，隨處捆扎，不經(jīng)濟(jì)也不美觀，儀表艙室放置罐底，節(jié)省電纜、鋼管等材料。

（3）倒裝儀表艙室處于罐底，維護(hù)人員方便操作，可不上罐，避免了高處作業(yè)風(fēng)險。

圖1、圖2分別是位移傳感器的三維效果圖和安裝示意圖。

5? ? ? 維? ? 護(hù)

（1）儀表外置維護(hù)簡便，因遠(yuǎn)離了原油介質(zhì)，不需擦洗，不需拆除。

（2）儀表維護(hù)過程，問題判斷直觀，值班室人員通過攝像機(jī)及可觀察。

（3）儀表唯一可活動部件為磁環(huán)，上下調(diào)整簡易，一人在罐底就可完成，不上罐、不拆表、不接觸量油口。為罐體量油口密封上鎖創(chuàng)造有利條件。

6? ? ? 磁致伸縮位移傳感器的選用

（1）可靠性強(qiáng)：由于磁致伸縮液位計采用波導(dǎo)原理，內(nèi)置波導(dǎo)絲，無機(jī)械可動部分，故無摩擦，無磨損。整個變換器封閉在不銹鋼管內(nèi)，和測量介質(zhì)非接觸，傳感器工作可靠、壽命長。

（2）波導(dǎo)絲具有顯著的威德曼效應(yīng)（Wiedemann effect）。由磁致伸縮絲制成的液面位置/位移傳感器具有抗干擾、高靈、敏度、非接觸式、可適應(yīng)惡劣環(huán)境、量程大等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于油庫、液體化工原料等液位測量中，在航空航天、核工業(yè)、精密機(jī)床、汽車工業(yè)、水處理等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。

（3）精度高：由于磁致伸縮液位計用波導(dǎo)脈沖工作，工作中通過測量起始脈沖和終止脈沖的時間來確定被測位移量，因此測量精度高，分辨率優(yōu)于0.05%FS，這是用其他傳感器難以達(dá)到的精度。相對傳統(tǒng)的單法蘭液位變送器，不受溫度及介質(zhì)黏稠度變化的影響是它的優(yōu)點(diǎn)。

（4）安全性好：磁致伸縮液位計的防爆。性能高、本安防爆、使用安全，特別適合對化工原料和易燃液體的測量。測量時無須開啟罐蓋，避免人工測量所存在的不安全性，拆除過程，不需要開罐作業(yè)，防止跑冒滴漏。

（5）便于系統(tǒng)自動化工作：磁致伸縮液位計的二次儀表采用標(biāo)準(zhǔn)輸出信號，便于微機(jī)對信號進(jìn)行處理，容易實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作，提高整個測量系統(tǒng)的自動化程度。模擬輸出：電流/電壓，數(shù)字輸出：RS485信號，可雙重位置測量：液位測量、界面測量，剛性測桿/柔性測桿，雙屏蔽抗電磁干擾，無須定期標(biāo)定和維護(hù)，高精度，隔爆、本安。

7? ? ? 結(jié)? ? 語

通過對磁致伸縮位移傳感器的安裝方式改變及合理選型，提高了測量精度，提高了作業(yè)效率，維護(hù)簡便易上手，最重要的是，避免了油罐的動火作業(yè)，避免了高處作業(yè)，避免了管線打開作業(yè)、中毒窒息等風(fēng)險，使維護(hù)更加簡便、安全環(huán)保。液位通過遠(yuǎn)程即可觀測、上位機(jī)實時讀取，為油田安全生產(chǎn)建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

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