磁滯伸縮技術(shù)在機(jī)械化澄清槽界面測(cè)量中的應(yīng)用

1、磁滯伸縮技術(shù)在機(jī)械化澄清槽界面測(cè)量中的應(yīng)用邢愛(ài)東關(guān)鍵詞：磁致伸縮 機(jī)械化澄清槽摘要：磁致伸縮技術(shù)是一種新的液位測(cè)量技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于各類(lèi)開(kāi)口槽、閉口槽的液位測(cè)量。它不僅可以進(jìn)行液面測(cè)量，而且還能進(jìn)行界面和介質(zhì)溫度的測(cè)量。本文以武漢康宇KYDM型磁致伸縮液位計(jì)為例闡述該技術(shù)在焦化鼓冷工序機(jī)械化澄清槽界面測(cè)量中的應(yīng)用。1. 工藝簡(jiǎn)述我廠焦?fàn)t采用無(wú)煙裝煤技術(shù)，將部分循環(huán)氨水加壓從焦?fàn)t橋管?chē)娙?，噴入時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的吸力將裝煤時(shí)產(chǎn)生的煙塵吸入集氣管，以達(dá)到無(wú)煙裝煤的目的。生產(chǎn)過(guò)程中由上升管和初冷器冷凝下來(lái)的焦油、氨水在機(jī)械化澄清槽中進(jìn)行分離。機(jī)械化澄清槽是一端為斜底、斷面的長(zhǎng)方形鋼板焊制容器，由槽內(nèi)縱向

2、隔板分成平行的兩格，每格底部設(shè)有傳動(dòng)鏈帶動(dòng)的刮板運(yùn)輸機(jī)。焦油、氨水、焦油渣由入口管經(jīng)承受隔室進(jìn)入澄清槽，使之均勻分布在焦油層的上部。澄清后的氨水經(jīng)溢流槽流出，沉積于槽下部的焦油經(jīng)液面調(diào)節(jié)器引出，以控制焦油液面，保證焦油有足夠的分離時(shí)間。焦油層厚為1.31.5米，沉積于槽底的焦油渣由刮板運(yùn)輸機(jī)送至放渣槽。原來(lái)我廠對(duì)于機(jī)械化澄清槽焦油排放完全依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作，控制粗放，排放焦油含水量高，生產(chǎn)指標(biāo)提不上去。去年我廠引入磁致伸縮界面計(jì)對(duì)機(jī)械化澄清槽焦油、水界面進(jìn)行測(cè)量，使焦油排放的時(shí)間和數(shù)量得到有效控制，生產(chǎn)效率得到明顯提高。 焦油水界面 焦油氨水混合液入口 氨水煤焦油刮板輸送機(jī) 焦油界面 焦油渣2.

3、 磁致伸縮測(cè)量組成及原理磁致伸縮液位計(jì)的工作原理主要是利用磁效應(yīng)和超聲效應(yīng)的結(jié)合來(lái)達(dá)到測(cè)量目的。磁效應(yīng)即維德曼效應(yīng)（Wiedemann）和維拉里（Viuary）效應(yīng)。磁致伸縮液位儀主要由電子頭、探測(cè)桿、浮子三部分組成。磁致伸縮液位儀的探測(cè)桿由3條同軸的圓管組成：外管由防腐蝕材料制成，以提供保護(hù)作用；中間的圓管裝配有一個(gè)或多個(gè)數(shù)字測(cè)溫傳感器；最中心的是波導(dǎo)管，其內(nèi)部是由磁致伸縮材料構(gòu)成的波導(dǎo)絲。在液位儀探測(cè)桿外配有內(nèi)含磁鐵隨液位變化的浮子。 磁致伸縮液位計(jì)的工作過(guò)程為 ：液位計(jì)電子頭中的脈沖發(fā)生器首先在磁致伸縮波導(dǎo)絲上施加一個(gè)電脈沖信號(hào)，此電脈沖同時(shí)伴隨一個(gè)環(huán)型磁場(chǎng)，以光速沿

4、磁致伸縮波導(dǎo)絲向下傳遞。當(dāng)該開(kāi)環(huán)磁場(chǎng)遇到浮子中磁鐵產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng)時(shí)，將與之進(jìn)行矢量疊加，形成一個(gè)螺旋形的磁場(chǎng)。根據(jù)維德曼效應(yīng)，磁致伸縮材料本身的物理尺寸也會(huì)跟著發(fā)生變化。因此，當(dāng)合成磁場(chǎng)發(fā)生變化形成螺旋形磁場(chǎng)時(shí)，磁致伸縮波導(dǎo)絲會(huì)產(chǎn)生沿螺旋形磁場(chǎng)的伸縮變形，導(dǎo)致波導(dǎo)絲產(chǎn)生扭曲變形，從而激發(fā)扭轉(zhuǎn)波（或返回脈沖）。該扭轉(zhuǎn)波沿波導(dǎo)絲以超聲波的形式回傳到傳感頭中的感應(yīng)線(xiàn)圈，將其轉(zhuǎn)換成橫向應(yīng)力。根據(jù)維拉里效應(yīng)，磁致伸縮材料發(fā)生物理變形時(shí)，會(huì)在磁致伸縮材料內(nèi)引起磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，因此，通過(guò)傳感器線(xiàn)圈的磁通將發(fā)生變化，在傳感器線(xiàn)圈兩端將產(chǎn)生一個(gè)可以被檢測(cè)到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。超聲扭轉(zhuǎn)波的傳播速度為一常數(shù)（2838m/

5、s左右）。因此，從發(fā)射電流脈沖的一刻到檢測(cè)到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的時(shí)間差乘以這個(gè)固定速度，便能精確地算出磁鐵（浮子）的位置。3. 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用KMDY系列磁致伸縮液位計(jì)是基于現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)而達(dá)到本質(zhì)安全標(biāo)準(zhǔn)的新一代高精度液位測(cè)量?jī)x表，可實(shí)現(xiàn)液位、界面、溫度的同時(shí)測(cè)量，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)IEA-485接口或420mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)可直接接入PLC、DCS系統(tǒng)或其他計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。（在本例中配用數(shù)字輸入信號(hào)無(wú)紙記錄儀）本例中KMDY系列磁致伸縮液位計(jì)采用法蘭安裝方式。即利用槽頂上現(xiàn)有的檢修孔，選購(gòu)廠家配用法蘭進(jìn)行直接連接安裝。其裝配如圖所示：液面浮球界面浮球48無(wú)紙記錄儀根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況磁尺和浮球材質(zhì)選用316不銹鋼，以提高儀表耐腐蝕能力。4維護(hù)維修磁致伸縮液位計(jì)可靠性高，故障率低，壽命長(zhǎng)。 由于磁致伸縮液位計(jì)的整個(gè)變送器密封在不銹鋼管內(nèi)，其傳感元件和被測(cè)介質(zhì)非接觸，所以雖然測(cè)量過(guò)程是不斷重復(fù)的，也不會(huì)對(duì)傳感器造成任何磨損，適合各種惡劣環(huán)境。本案中磁致伸縮液位計(jì)采用法蘭連接方式，安裝極其簡(jiǎn)便，而且無(wú)需定期維護(hù)或重新標(biāo)定。雖然該類(lèi)液位計(jì)基本是免維護(hù)的，但個(gè)別時(shí)候發(fā)現(xiàn)其不能正常工作或液位長(zhǎng)期不變等，則可能是電子頭的集成電路析和模塊損壞了，更換相應(yīng)部件即可。也有可能是冬天槽內(nèi)溫度偏低，焦油