在石化企业、化工油品销售及食品加工等行业需要对各种储罐的液位进行测量，尤其是生产过程中各种液位物料的配比和油品储罐内存储物料的计量管理，都需要一种成本低、寿命长、安装简便而测量精度高的液位仪表。
 
目前，用于液位测量的仪表很多，主要有钢带浮子液位计、磁浮子液位计、压力式液位变送器、电容式液位变送器、电动浮筒液位变送器、伺服式液位计、超声波液位计和雷达液位计等产品。这些液位测量仪表，虽然都已广泛应用于工业过程中，但都不能满足企业的不同要求。在国内石化企业，近几年开始从国外购进磁致伸缩液位计，用于罐区的液位计量管理，并获得满意的使用效果。磁致伸缩液位计的测量精度小于1mm，高于目前所有的液位测量仪表精度，而且其主要敏感件的平均无故障时间达20几年之久，是其它仪表无法比拟的。国产磁致伸缩液位计目前大部分引进国外技术和主要部件，在国内组装而成的，其主要技术指标与国外产品相同，但价格中只有国外的三分之一，磁致伸缩液位计以其精确的液位测量、较低的价格和稳定的性能将成为石化企业各种储罐液位测量的首选计量仪表。
 
几种储罐液位测量方式对比表，如表1所示。


磁致伸缩液位计原理与结构
磁性材料具有结晶体的构造，在材料内部由于电子自旋而产生元磁矩。相邻的元磁矩组成微小磁畴，相邻磁畴之间相互作用力很小，而且互相均衡，材料总的磁化强度等于零。当有外磁场作用时，材料内部磁场平衡受到破坏，所有磁畴的磁场方向转向与外磁场平行，由于在磁化过程中磁畴的界限发生移动，晶体产生变形，因而导致材料产生机械变形，此现象称为磁致伸缩效应。磁致伸缩液位计正是利用此原理进行液位测量，其结构如下图所示。控制板向磁致伸缩传感件发射电流脉冲；电流脉冲周围产生的电磁场与浮子内置磁钢的磁场相遇，在磁致伸缩传感件上发生磁致伸缩效应；产生的应力波以可知的速度向两端传播，向上传播的应力波被控制板所接收，计量出发射电流脉冲与接收到应力波的时间间隔，即可计算出浮子的位置，也就知道液位高度。

磁致伸缩液位计特性
①仪表测量精度
从磁致伸缩液位计测量原理可以看出，磁致伸缩液位计的测量精度主要受发射电流脉冲与接收应力波时间间隔计量精度有关，时间计量精度的高低依赖于时钟频率高低，时钟频率越高，时间计量精度就越高。磁致伸缩液位计采用6MHz时钟，经分频后，对20m的量程范围，其分辨率达0.25mm。
 
②温度自动补偿
应力波在磁致伸缩传感件上的传播速度受温度影响是很微小的，但对高精度液位测量仪表来说，其影响是不可忽略的，所以必须进行温度补偿，磁致伸缩液位计采用微电脑做为控制芯片，定期发射探测温度变化的电流脉冲，通过微电脑内置软件对液位测量值进行自动补偿。
 
③测量界面
界面的测量是通过调整浮子的比重，使浮子浮在两种液体的交界上，其测量原理不变。
 
④无需定期维修
从仪表的工作原理和结构上可以看出，仪表无易损件，只要材料选择正确，不产生腐蚀，磁致伸缩液位计可稳定运行几十年。
 
⑤无须标定
磁致伸缩液位计采用EEPROM存储芯片，出厂时对量程和输出信号已做好设定，使用时无需重新标定。为方便使用，磁致伸缩液位计内设量程调整按钮，把浮子移到零位，按压零位按钮输出4mA，把浮子移到满量程位置，按压满量程按钮输出20mA，磁致伸缩液位计自动把最新量程范围写入EEPROM片内，即使断电也不影响其记忆。
 
⑥输出信号
磁致伸缩液位计提供4-20mA模拟信号和RS485数字通信信号，以满足不同的用户要求，数字信号可最大限度地利用该仪表提供精确液位信号，以便提高计量的准确性。
 
⑦磁致伸缩液位计安装
磁致伸缩液位计提供顶装法兰(螺纹)、侧装和侧顶装等多种安装方式，只要垂直安装，把仪表法兰与设备开孔法兰连接密封好即可。
 
磁致伸缩液位计选型
磁致伸缩液位计适用于高温、高压和强腐蚀场合，可替代钢带液位计、超声波液位计、雷达液位计和电动浮筒液位变送器等其它液位测量仪表。磁致伸缩液位计可分为长量程(20m)和短量程(6m)两种，长量程采用金属软导管，短量程采用硬导管，仪表选型时应根据设备的开孔选择安装方式；根据量程范围选择软导管或硬导管；根据介质的腐蚀情况选择不同的材质。正确的仪表选型是磁致伸缩液位计可靠运行的前提。
 
磁致伸缩技术用于物位测量在国外已获广泛的应用，并已形成技术垄断。磁致伸缩液位计的技术引进、消化和国产化必将推动国内液位仪表的发展，磁致伸缩液位计以其优异的性能价格比将成为今后液位仪表选用的主流产品。
作者：顾达群 齐鲁石油化工股份有限公司塑料厂
 
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