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磁翻板液位計測量結果與實際液位存在偏差的情況分析與解決方法
磁翻板液位計是一種在各類液位測量中非常常見液位計,，磁翻板液位計的特點反應速度快,，讀數(shù)方便,。在實際使用過程中,，普遍存在液位測量結果與實際液位存在偏差的情況,，發(fā)生這種情況的原因是什么,，怎樣找到有效解決此類的問題的辦法,，本文就是針對液位計測量結果偏大情況進行分析，探尋發(fā)生問題的原因,，提出幫助維修人員解決偏差的辦法,。
1 問題簡述
在AHP（高壓加熱器）001BA（用001BA指代實際的罐）中有兩個液位測量裝置，分別為AHP001MN和AHP001LN（用001MN和001LN指代實際的測量裝置）,，其中AHP001MN為超聲波液位測量裝置,，AHP001LN為當場顯示的磁翻板液位計，兩個液位計測量同一液位,。
在工作過程中遇到了001LN測量的液位值比實際設定的液位值要高10cm,，在測量通道中水溫會低于罐中的水溫，水溫下降會導致水的密度上升,，水的密度上升會產(chǎn)生兩個相反的作用：
①測量通道中水位下降,，001LN測量值偏低；
②001LN浮球有更多片面浮在水面上,，造成測量值偏高,。在本文中會對這一現(xiàn)象做出分析，并提出解決方案,。
2 原因分析
假設罐子的實際液位為h2,，由于AHP001中為高溫高壓的水，在引出測量管線測液位的過程中,，由于保溫套管或是其它方面的原因會造成001MN和001LN測量管中的水溫低于001BA中的水溫,，由常識可知在壓力不變的情形下水的溫度反向作用于水的密度，在該問題中就是由于測量端的水溫下降,，測量裝置中水的液位由設定值h2降低為h1,。在問題分析中我們必須做出一個假設，那就是測量裝置001MN和001LN中的水溫是一樣的,，這樣可以保證兩個裝置的水位一致,。AHP001MN測量到的水位為h1，低于設定值,，此時水位控制系統(tǒng)開始工作,，將測量裝置中的水位提升到h2,。
水位進行調(diào)整時，將測量裝置中的水位調(diào)整到了h2,，此時實際001BA中的水位為h3,。裝備正常工作時，在001BA中的水位究竟為多少是不可知的,，我們只能假設AHP001MN測量裝備非常*,，它所測量的即為001BA中的實際液位，在測量通道的水位由于溫度下降而降低時,，控制作用會增加001BA中的水,，直達001MN測量的水位為設定值。而AHP001LN和AHO001MN兩個測量管道中的水位是一致的,，因此不管測量管道中的溫度下降到什么程度,，可能會在短時間內(nèi)測量通道的水位低于設定值，但經(jīng)過調(diào)整都會達到設定值的水位,，因此測量通道的水位下降不會直接導致001LN液位測量值下降。
當水溫下降,，水的密度進步時會影響磁翻板液位計浮球在水中的位置,，進而影響到測量的水位。液位計的浮球是由三節(jié)空心不銹鋼圓筒組成,，其中*上面一節(jié)圓筒中線位置含有磁性材料,，它帶動外邊磁翻板動作，產(chǎn)生液位指示信號[1],。假設每個浮球的中心片面近似為一段圓柱,，浮球按照安裝方向豎直放置時，h1為頂部浮球中心點,，h2為液面對應高度,，Δh為兩者比較高度（Δh=h2-h1），底部到h1高度對應浮球的體積為V1,，液面高度所對應浮球的體積為V2,，兩者的比較體積為ΔV（ΔV=V2-V1），假設液面所對應的位置處于浮球圓柱片面,，則有以下公式：
由于浮球是浮在液位中的,，因此滿足阿基米德原理，即物體浸在液體中排開液體的重力等于物體浸在液體中受到的浮力,，滿足公式
當浮球在頂端中線附近浮動時,，可將浮球近似為一個圓柱體，因此由公式
將公式進一步簡化,，可得：
在公式中,，Δh為實際液位偏離浮球頂端中線的距離,，m為浮球的重量，r為浮球的半徑,，ρ為實際液體的密度,。
對以上參數(shù)進行測量，實際結果如下所示：
在測量的過程中,，由于工具所限,，在質(zhì)量測量上可能會有一定的偏差，范圍在10g以內(nèi),，我們以10g的偏差對*終的結果影響如下：
當m=850g,，ρ=860kg/m3，時,，計較所得Δh=-1.8cm,；當m=840g，ρ=860kg/m3時,，計較所得Δh=-2.2cm,，因此測量過程中浮球質(zhì)量的精度對實際液位測量不會很大。
由于本文將浮球近似為一個圓柱體,，因此只有液面在浮球軸向一定范圍內(nèi)（設為L）才有效,，本模型才夠適用。
為了求出密度變化的允許范圍,，行使公式可得,，當-≤Δh≤時，求得液體的密度取值范圍為710kg/m3≤ρ液≤944kg/m3,。各個功能位置密度ρ與浮球高度Δh如表2所示,，由公式可得液體密度與比較高度的關系，如圖1所示：
橫坐標為液體的密度,，縱坐標為浮球的比較高度,，由圖可知，液體的密度越大,，磁翻板液位計浮球在液面以上的部位越多,，測量得到的液位值越大。
3 原因小結
①001MN測量管道的溫度低于001LN測量管道溫度,，這樣可以會使001MN處液位低于001LN處,，造成磁翻板液位計測量值偏高。
②001LN測量管道溫度低,，液體密度升高,，導致磁翻板液位計測量值升高。
既然測量到的磁翻板液位計總是比設定值高,，此時應采取有效措施將該液位計的示數(shù)降下來,，在這里選用的是*簡單的方法——給浮球增加重量,。
可采用兩個不銹鋼316L圓餅，直徑3cm,，高度1cm,，密度8.03g/cm3每個圓餅重量約55g，將這個不銹鋼圓餅焊接在浮球的底部可以增加浮球的重量,。
假設液體的密度為860mg/m3,，此時由公式可知比較高度Δh與浮球質(zhì)量的關系如公式所示：
由公式可知，在密度確定的情況下,，浮球重量每增加55g,，比較高度變化1.9cm，即觀測到的磁翻板液位計指示值下降1.9cm,，該情形下假設要消除10cm的測量需要掛上5個不銹鋼圓餅,，但是由于原模型有-≤Δh≤的限制，為了保證精度,，Δh的取值應小于4.7cm,，液體的密度為860mg/m3，浮球默認比較高度為-1.8cm,，所以總共有6.5cm的裕度,，可以掛3個不銹鋼圓餅，將測量指示值拉下來5.7cm,。此時若掛上第4個不銹鋼圓餅，浮球的總質(zhì)量達到1060g,，而浮球的總體積（含加上去的不銹鋼鐵餅體積）約為1280ml,，在密度為860mg/m3的液體下，*大浮力為1100g,，在該情形下浮球基本上絕大片面浸在液體里面,，且一旦液體的密度稍作改變，浮球就有下沉的兇險,，不適合做液位指示,，倘若在磁翻板液位計浮球上加5個不銹鋼圓餅，浮球?qū)⒅苯映寥胍后w底部,。
4 解決方案
可以在浮球底部焊接不銹鋼鐵餅,，增加浮球重量，使浮球更多片面浸在液體中,，從而降低磁翻板液位計的指示值,，但是不能過多地增加浮球的重量，因為有可能會造成浮球的重力大于浮力而導致其直接沉入液底,。