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什么是超聲波液位計,?

閱讀:2586        發(fā)布時間:2020-11-16

 

為什么選擇超聲波液位計,?

因為,,超聲波液位計由聲波的發(fā)射和接收之間的時間來計算傳感器到被測物體的距離,。無機械可動部分,可靠性高,,安裝簡單,、方便,屬于非接觸測量,,且不受液體的粘度,、密度等影響精度比較低,所以選擇,。

超聲波液位計特點及工作原理

    

超聲波液位計是由微處理器控制的液位數(shù)字儀表,。在測量中超聲波脈沖由傳感器發(fā)出,聲波經(jīng)液體表面放射后被傳感器接收,,通過壓電晶體或磁致伸縮器件轉(zhuǎn)換成電信號,,由聲波的發(fā)送和接收之間的時間來計算傳感器到被測液體表面的距離。超聲波液位計采用非接觸測量,,對被測介質(zhì)幾乎不受限制,,可廣泛用于液體固體物料高度的測量。

 

 

超聲波液位計適于應(yīng)用的環(huán)境

 

超聲波液位計是超聲波液位計和超聲波料位計的統(tǒng)稱,,當用于測量液體液位時,,通常稱為超聲波液位計;當用于測量固體料位時,,通常稱為超聲波料位計。

超聲波液位計通常應(yīng)用于溫度在-40℃~100℃之間,、壓力在3Bar(5kg/cm2)以下的場所進行液位或料位的測量,。

 

超聲波液位計的安裝

 

1超聲波液位計安裝方式

 

1)超聲波液位計應(yīng)水平置于容器頂部。

2)選擇一個合適的方法來安裝超聲波液位計,。

3)超聲波收發(fā)傳感面應(yīng)與液面平行,。

4)超聲波收發(fā)傳感面應(yīng)盡量避免靠近容器側(cè)壁。

5)為避免振動或搖晃導致液位計松動,,請小心的進行堅固安裝,。

6)同一容器內(nèi)不要安裝多臺超聲波液位計,超聲波互相干擾會導致測量誤差,。

7)安裝位置應(yīng)避免陽光直射,,露天安裝應(yīng)加防護罩。

 

8)安裝位置應(yīng)避免強振動區(qū)域,如安裝在輕振動區(qū)域,,應(yīng)安裝橡膠減振器,。

9)安裝位置應(yīng)遠離進料口且不能碰到障礙物。

10)如法蘭安裝時,請注意法蘭立管高度與立管內(nèi)徑的關(guān)系,。

11)安裝接口要求開口尺寸足夠大,,當為法蘭安裝時,法蘭下面的接管長度要設(shè)計合理,,對于10米,、12米量程的物位計,接管長度應(yīng)不大于15cm,,選擇DN80以上的法蘭口,。

對于15米、20米,、30米和40米量程的物位計,,接管長度應(yīng)不大于20cm,選擇DN200以上的法蘭口。

對于8米以下量程的物位計,,對接管長度無要求,,可適當設(shè)計,以消除盲區(qū)的影響,,并選擇DN65以上的法蘭口,。

對于8米以下量程的物位計,對接管長度無要求,,可適當設(shè)計,,以消除盲區(qū)的影響,并選擇DN65以上的法蘭口,。

 

 

2對于密封容器內(nèi)的揮發(fā)液體的液位測量應(yīng)注意兩點

 

  • 容器內(nèi)氣體聲速可能與空氣中的聲速不同,,如液位計不能對聲速進行修正,則會出現(xiàn)較大誤差,。

  • 揮發(fā)性的液體會在超聲波液位計探頭表面凝結(jié),,阻擋聲波的收發(fā),要求液位計具有可變功率控制功能,。

     

 

3對于液面劇烈波動的液體在選用超聲波液位計有三種方法

 

a   選用具有自動功率控制功能的超聲波液位計,。

b   選用更大量程的超聲波液位計。

c   在液體中加沉井,,測量沉井內(nèi)的液位,。

 

4兩線制和三線制超聲波液位計

 

a   兩線制超聲波液位計其供電(DC24V)與信號輸出 (DC4-20mA)共用一個回路,為標準的變送器形式,,不足之處是發(fā)射功率弱,,不適合有較大波動的液面液位測量,當液位有較大揮發(fā)時,測量效果也不理想,。

b   三線制超聲波液位計,,其供電24VDC與信號輸出4- 20mADC各使用兩條線,負端與地共用一條線,。其優(yōu)勢是發(fā)射功率較大,,適用于多種條件的液位和料位進行測量,效果較好,。

5安裝示意圖

 

B=盲區(qū)距離(近端測量距離)

H=遠端測量距離

D=發(fā)射頭至待測物表面距離

L=液位F=大液位

 

聲波入射角度必須與水平面保持直角

 

傳感器安裝不可太靠近內(nèi)壁以造成測量誤差

 

安裝時應(yīng)避免安裝在進料口的位置,,以免受物料或障礙物的干擾。

 

當超聲波換能器表面到高液位的距離小于0.5米時,,需要在盲板蓋上,,加焊延伸管,以增加換能器表面到高液位的距離,。具體安裝方式如下圖所示,。

 

對于安裝在室外或潮濕室內(nèi)及制冷或加熱的罐上的儀表,為了防潮,,應(yīng)擰緊電纜密封套,,而且要在進線口處使電纜向下彎曲。如圖示

 

利用固定支架將超聲波液位儀安裝于被測液體正上方,,儀表的電源及通信線通過鍍鋅鋼管連接到控制室,。當然也可以象罐頂安裝方法一樣,用法蘭固定換能器的方法來固定儀表,。

 

注意:

儀表的發(fā)射面一定要水平,;

超聲波換能器表面的安裝高度,應(yīng)小于儀表的量程,;

超聲波換能器表面到池頂或高液位的高度,,應(yīng)大于儀表的盲區(qū);

超聲波換能器至池壁,、河岸,、堤防的距離。一般需要大于0.5米以上,。若壁不光滑、有明顯的凸出,,則需要適當增加距離.

 

超聲波液位計的日常使用維護

 

  • 超聲波液位計在日常使用維護中要從外觀上檢查儀表是否有損壞,。

  • 檢查是否符合測量點的技術(shù)要求,如過程溫度,、壓力,、環(huán)境溫度、測量范圍等。

  • 檢查測量值是否與實際值一致,。安裝地點是否有遮陽避雨的保護措施,。

  • 檢查接線端子位置是否正確、電纜密封塞是否擰緊,、外殼蓋是否擰緊,。若有輔助電源,顯示模塊是否有顯示,。

  • 超聲波在使用中,,電源必須與銘牌上數(shù)據(jù)一致,在接線前應(yīng)切斷電源,。

16例超聲波液位計常見問題的解決方式

 1,、現(xiàn)象:屏幕無顯示、探頭無聲響

處理辦法: 檢查電源是否正常

 2,、現(xiàn)象:屏幕錯誤信息 ERR 01

處理辦法: 檢查探頭的連接是否正常

 3,、現(xiàn)象:屏幕錯誤信息 ERR 02

處理辦法: 探頭與變送器的ID不一致,通過 按鍵將ID設(shè)置一致

 4,、現(xiàn)象:繼電器工作異常

處理辦法: 檢查繼電器設(shè)置是否符合要求

 5,、現(xiàn)象:儀表顯示正常,但輸出信號電流異常

處理辦法: 檢查接線是否正確,,電流負載阻抗是否滿足要求,,中控室模塊是否配置正常

 6、現(xiàn)象:面板無顯示但探頭有聲響

處理辦法: 檢查液晶屏連接是否正常

 7,、現(xiàn)象:鍵盤按鍵無效

處理辦法: 檢查鍵盤連接是否正常

 8,、現(xiàn)象:儀表和上位機不能通信

處理辦法: 檢查接線、ID,、通信速率,、通信協(xié)議是否正確

 9、現(xiàn)象:儀表近距離測量正常,,遠端測量異常

處理辦法: 首先檢查安裝是否正常,,然后檢查參數(shù)設(shè)置是否合理

 10、現(xiàn)象:儀表出現(xiàn)近端死鎖

處理辦法: 檢查是否是工況的真實反應(yīng),,檢查 參數(shù)是否合理

 11,、現(xiàn)象:儀表運行一段時間后測量嚴重異常

處理辦法: 檢查儀表是否掛料并及時清理

12、現(xiàn)象:瞬時流量值波動大

解決方法:瞬時流量值波動大表現(xiàn)為信號強度波動大和本身測量流體波動大兩方面,。解決方法是調(diào)整好探頭位置,,提高信號強度(保持在3%以上)保證信號強度穩(wěn)定,如本身流體波動大,,則位置不好,,重新選點,,確保*D后5D的工況要求。

13,、現(xiàn)象:開機無顯示

解決方法:

1)檢查接線是否正確,,電源是否供上。電壓是否符合要求,。 

2)液面和超聲波換能器(即探頭)間有無障礙物,,阻斷聲波的發(fā)射與回收。

3)液面是否變化太快,,表面有無氣泡或翻滾波動,。

4)液位計探頭安裝是否垂直,如果傾斜,,則回波偏離法線,,致使儀表無法收到。 

5)液位計安裝時,,探頭和容器壁是否太近,,如果液位稍有不平穩(wěn),使容器壁回波和直達波之間的聲程差異較小,,產(chǎn)生干擾疊加現(xiàn)象,,從而使儀表指示不準。

6)儀表安裝架有否振動,。

7)沒有液面,,或者液面太高,進入盲區(qū),,致使儀表沒有回波信號 ,。

14、現(xiàn)象:開機后儀表僅有背光,,無任何字符顯示

解決方法:開機后儀表僅有背光,,無其他任何字符顯示此情況一般為程序芯片失,建議把儀器發(fā)回原廠進行處理,。 

15,、現(xiàn)象:儀表在現(xiàn)場強干擾下無法使用

解決方法:儀表在現(xiàn)場強干擾下無法使用是由于供電電源波動范圍較大,周圍有變頻器或強磁場干擾,,接地線不正確,。給儀表提供穩(wěn)定的供電電源,儀表安裝遠離變頻器和強磁場干擾,,有良好的接地線,。

16、現(xiàn)象:超聲波液位計探頭凝結(jié)露珠怎么處理,?

大多數(shù)超聲波液位計的探頭表面自帶清潔功能,,露珠一般很少能凝結(jié)的。

1)在探頭表面涂抹潤滑劑可以避免露珠的出現(xiàn),。

2)傾斜安裝,,利用重力消除露珠。

超聲波液位計是一系列非接觸,,高可靠,、低價格、免維護的物位儀,,它*解決了由壓力變送器,、電容式浮子式等測量方式帶來的纏繞、泄露,、接觸介質(zhì),、昂貴的維護等麻煩,目前,,要求對于液位和物位進行無接觸式測量的現(xiàn)場越來越多,,由于超聲波液位計不必接觸工業(yè)介質(zhì)就能夠滿足大多數(shù)密閉或者敞開容器里的物位測量要求,并且目前的科學技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到超聲波系列的物位測量儀器可以測量幾厘米到幾十厘米的范圍,,而且在惡劣條件下也表現(xiàn)出了非凡的能力,,因些在許多對于安裝環(huán)境復雜的情況下,超聲波液位計成為了重要的選用類型,。關(guān)于超聲波液位計我們需要了解的東西很多,,下面向大家介紹一下超聲波液位計原理、特點,、應(yīng)用的缺陷和不足,、適應(yīng)場合注意事項、使用的環(huán)境條件,、選擇方法,、故障及解決方法。
超聲波液位計原理
超聲波液位計安裝于容器上部在電子單元的控制下,,探頭向被測物體發(fā)射一束超聲波脈沖,。聲波被物體表面反射,部分反射回波由探頭接收并轉(zhuǎn)換為電信號,。從超聲波發(fā)射到被重新被接收,,其時間與探頭至被測物體的距離成正比。電子單元檢測該時間,,并根據(jù)已知的聲速計算出被測距離,。通過減法運算就可得出物位值。由于溫度對聲速具有影響,,所以儀表應(yīng)測量溫度,,以修正聲速,。

超聲波液位計的特點
1、高質(zhì)量零件:電路設(shè)計從電源部分起就選用高質(zhì)量的電源模塊,,元器件選擇進口穩(wěn)定可靠的器件,,*可以替代同類型國外進口儀表。
2,、超高精度:我公司擁有的聲波智能器,,使儀表的精度大大提高,液位精度達到±0.25%,,能夠抗種干擾波,。
3、專業(yè)的聲波智能技術(shù):超聲波智能技術(shù)軟件可進行智能化回波分析,,無需任何調(diào)試及其它的特殊步驟,,此技術(shù)具有動態(tài)思維、動態(tài)分析的功能,。
4,、適應(yīng)安全穩(wěn)定:超聲波液位計是一種非接觸儀表,不跟液體直接接觸,,因此故障率低,。
超聲波液位計應(yīng)用的缺陷和不足
1、超聲波本質(zhì)是一種機械波,,傳播需要介質(zhì),,那么超聲波液位計大的應(yīng)用缺陷是不能用于真空環(huán)境和傳播介質(zhì)變化(如強揮發(fā)性)的環(huán)境;
2,、超聲波液位計的換能器由壓電陶瓷和塑性外殼灌封而成,,其不能應(yīng)用于高溫高壓環(huán)境,一般超聲波液位計的大耐受溫度為80℃,;
3,、超聲波是一種機械波,在傳播的過程中會存在衰減,,考慮到精度和量程的矛盾性,,超聲波液位計實際應(yīng)用中量程范圍較小,精度稍差,,所以其不能用于大量程和高精度的場合,;
4、超聲波液位計在實際應(yīng)用中測量的時間量,,結(jié)合聲速,,可以得出距離值(時間×聲速=距離),而聲速隨著介質(zhì)和溫度變化,所以超聲波液位計也不能應(yīng)用于溫度頻繁變化的場合,。
超聲波液位計適應(yīng)場合注意事項 :
1,、平面狀態(tài):比如液體、移動平面可以是鋼板,、塑料,、紙制品、木制品,、玻璃制品等等;在安裝垂直度好的情況下,,發(fā)射效率高,,即收到的回波數(shù)量多,應(yīng)用廣,。
2,、固定形狀:比如圓柱狀的罐、瓶,、人體,、運功的小車等等,反射效率其次,,所以對安裝要求比較高,,應(yīng)用較多。
3,、顆?;蛘邏K狀的物體:比如礦物、粒子或塊狀的煤碳,、焦炭,、塑料粒子等等,由于有漫反射的存在,,所以收到的回波少,,故回波效率低,安裝要求高,。
4,、由于以下物質(zhì)的揮發(fā)氣體或揚塵的吸聲能力特強,所以一般情況下不可以應(yīng)用,。比如:發(fā)煙硫酸,、-9- 硝酸、儲存罐中的水泥,、石灰,、液體表面有大量的泡沫等等;又比如:到達換能器探頭的溫度在60℃以上或儲存罐的壓力≥0.4Mpa時不可以應(yīng)用(如果應(yīng)用在帶溫帶壓的儲存罐,,訂貨時必須說明),。
5,、如果您將本儀表應(yīng)用在比如:鹽酸、不發(fā)煙硫酸及其他腐蝕性很強的液位的測量,,請您選用防腐型液位計,。
超聲波液位計使用的環(huán)境條件
1、介質(zhì)壓力:聲波在真空下是無法傳播的,,但在微真空狀態(tài)下可以傳播,,但我們建議不要在任何真空環(huán)境中應(yīng)用,即微真空狀態(tài),,因為可能造成超聲波工作不正?;蛘哒`差變大。
2,、介質(zhì)濕度:在干燥或者飽和濕度的空氣中,,聲速大將會變化2%,水蒸氣中空氣含有多種氣體影響超聲波發(fā)射速度,。
3,、空間:在聲波下面有障礙或者有管路,影響超聲波發(fā)射,,造成信號丟失,。
4、泡沫:被測介質(zhì)所產(chǎn)生的大量泡沫容易吸收聲波或者干擾聲波發(fā)射,。
5,、氣流:在風速小于50Km/h時候,基本可以忽略,,在風速大于50Km/h時將對測量結(jié)果產(chǎn)生影響,。

種:現(xiàn)場容器里面會有攪拌,液體波動比較大,,會影響超聲波液位計的測量,。
故障現(xiàn)象:無信號或者數(shù)據(jù)的波動厲害。
原因:超聲波液位計所說的測量幾米距離,,指的都是指平靜的水面,。比如像5米量程的超聲波液位計,一般就是指測量平靜的水面大距離是5米,,實際出廠就會做到6米,。遇到容器里面有攪拌的情況下,水面不是平靜的,,反射信號會減弱到正常信號的一半以下,。
解決方法:
1.所選用更大量程的超聲波液位計,如果實際量程就是5米,那么就要用10米或者15米的超聲波液位計來測量,。
2.如果是不換超聲波液位計,,而且罐子里面液體無粘性,就還可以安裝導波管,,把超聲波液位計探頭防置在導波管內(nèi)測量液位計高度,,因為導波管內(nèi)的液面基本是平穩(wěn)的。
3.建議把二線制超聲波液位計改為四線制的,。


第二種:液體表面有泡沫,。
故障現(xiàn)象:超聲波液位計一直是在搜索,或者會顯示“丟波”狀態(tài),。
原因:泡沫是會明顯吸收超聲波,,導致了回波信號非常弱。因此當液體的表面40-50%以上面積則覆蓋了泡沫,,超聲波液位計發(fā)射的信號就會被吸收絕大部分,造成了液位計接收不到反射的信號,。這個跟泡沫的厚度是沒有太大關(guān)系的,,主要是跟泡沫的覆蓋面積有關(guān)。
解決方法:
1.安裝導波管,,把超聲波液位計的探頭放在導波管內(nèi)測量液位計高度,,因為導波管內(nèi)的泡沫就會減少很多。
2.更換成雷達液位計來測量,,雷達液位計對5厘米以內(nèi)的泡沫都可以穿透,。
第三種;現(xiàn)場水池或者罐子內(nèi)溫度高,影響超聲波液位計測量,。
故障現(xiàn)象:水面離探頭近的時候可以測量到,,水面離探頭遠就測量不到。水溫低的時候超聲波液位計測量都正常,,水溫高了超聲波液位計就測量不到,。
原因:液體介質(zhì)在30-40℃以下一般不會產(chǎn)生蒸汽和霧氣,超過了這個溫度就容易產(chǎn)生蒸汽或霧氣,,超聲波液位計發(fā)射的超聲波在發(fā)射過程當中穿過蒸汽會衰減一次,,從液面反射回來的時候就要再衰減一次,造成后回到探頭的超聲波信號很弱,,所以測量不到,。而且在這種環(huán)境下面,超聲波液位計的探頭容易結(jié)水珠,,水珠就會阻礙超聲波的發(fā)射和接收,。
解決方法:
1.要把量程加大,實際上罐子高度是3米,要選擇6米-9米之間的超聲波液位計,??梢詼p少或者削弱蒸汽或者霧氣對測量的影響。
2.探頭是要用聚四氟乙烯或者PVDF做,,做成物理密封型的,,這樣的探頭發(fā)射面上面不容易凝結(jié)水珠。至于其他材質(zhì)的發(fā)射面,,水珠都是比較容易凝結(jié)的,。
第四種:現(xiàn)場有電磁干擾。
故障現(xiàn)象:超聲波液位計數(shù)據(jù)是無規(guī)律跳動,,或者就干脆顯示無信號,。
原因:工業(yè)現(xiàn)場就會有很多電動機、變頻器還有電焊都會對超聲波液位計的測量造成影響,。電磁干擾就會超過探頭接收到的回波信號,。
解決方法:
1.超聲波液位計必須要可靠接地,接地后,,電路板上的一些干擾,,會通過地線跑掉。而且這個接地是要單獨接地,,不能跟其他設(shè)備共用一個地,。
2.電源不能跟變頻器、電動機同一個電源,,也不能從動力系統(tǒng)電源上直接引電,。
3.安裝地點需要遠離變頻器、變頻電動機,、大功率電動設(shè)備,。如果不能遠離,就要在液位計的外面裝金屬的儀表箱來隔絕屏蔽,,這個儀表箱也需要接地,。
第五種:進入盲區(qū)
故障現(xiàn)象:會出現(xiàn)滿量程或者是任意數(shù)據(jù)。
原因:超聲波液位計都會有盲區(qū),,一般5米以內(nèi)的量程,,盲區(qū)是0.3-0.4米。10米以內(nèi)量程就是0.4-0.5米,。進入盲區(qū)后,,超聲波就會出現(xiàn)任意的數(shù)值,不能正常工作,。
解決方法:1.安裝的時候就需要考慮盲區(qū)的高度,,安裝好了之后探頭離水位之間的距離必須大于盲區(qū),。

本動畫首先對超聲波液位計進行結(jié)構(gòu)展示,之后對安裝位置進行展示,,安裝時的注意要點要參考動畫后的圖表,。

后對工作原理進行展示,超聲波液位儀的基本原理是:儀器發(fā)射出超聲波后遇物體后進行反彈,,之后儀器根據(jù)反彈回的超聲波信息進行定位分析,,從而得出需要測量的距離。

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