磁翻板液位計(jì)被普遍使用于加熱器系統(tǒng)中，因?yàn)槭艿奖卮胧┑南拗?磁翻板液位計(jì)測(cè)量側(cè)的水溫會(huì)低于加熱器的實(shí)際水溫,從而導(dǎo)致測(cè)量側(cè)水位低于加熱器的實(shí)際水位,影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。本文通過對(duì)不同溫差下AL-UHZ系列磁翻板液位計(jì)的測(cè)量偏差進(jìn)行了詳細(xì)分析,結(jié)果表明,在大多數(shù)情況下,磁翻板液位計(jì)的測(cè)量值要低于加熱器的實(shí)際值。分析結(jié)果對(duì)于工業(yè)場(chǎng)所磁翻板液位計(jì)的*安裝使用、新磁浮球的引入具有一定的指導(dǎo)作用。

1 溫度對(duì)液位測(cè)量的影響

        假設(shè)一個(gè)加熱器的液位測(cè)量裝置如圖1 所示,由于磁翻板液位計(jì)中的水溫低于加熱器中的水溫,水溫下降會(huì)導(dǎo)致水的密度上升,水的密度上升會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)相反的作用:

        ①測(cè)量通道中水位下降,測(cè)量筒中的水位低于加熱器中的水位,造成測(cè)量值偏低;②測(cè)量筒中的浮球有更多片面浮在水面上,造成測(cè)量值偏高。本文對(duì)不同溫差下的測(cè)量偏差進(jìn)行了詳細(xì)分析,并給出了電站常用的兩類磁浮球的測(cè)量偏差。

2 測(cè)量筒側(cè)的液位偏差

        在實(shí)際過程中,加熱器中不同位置的水溫是不一致的,它和加熱器的形狀、體積等條件有關(guān),同理在測(cè)量通道中不同位置的水溫也是不一致的。這會(huì)對(duì)理論計(jì)較造成較大的困難,在此對(duì)容器中水的溫度分布做了簡(jiǎn)化。如圖1 所示,在閥門V 的左端為加熱器的水溫,假設(shè)水溫一致,且都為T1 ,在閥門V 的右

端為測(cè)量通道的水溫,設(shè)水溫一致,且都為T2 。在加熱器額定工作壓力P 的情形下,T1 溫度和T2 溫度下對(duì)應(yīng)的水的密度分別為ρ1 和ρ2 。在閥門V 處,左端的壓力等于右端的壓力,由此可得:

式中:h1 為加熱器內(nèi)水位;h2 為測(cè)量通道中的水位;ρ1為加熱器中水的密度;ρ2 為測(cè)量通道中水的密度;△h

為實(shí)際水位與測(cè)量通道水位之差。

由式(1) 可知,當(dāng)加熱器內(nèi)水位一定時(shí),溫差越大,測(cè)量誤差越大;同理在溫差一定時(shí),加熱器內(nèi)的水位越高,測(cè)量誤差越大。

假設(shè)加熱器正常工作時(shí)水位h1 為0. 77 m,工作溫度為200 ℃,工作壓力為18. 6 bar。由公式可計(jì)較得到不同溫差下加熱器實(shí)際水位與測(cè)量通道水位之差△h,如圖2 所示。

由圖2 可得,當(dāng)測(cè)量通道中水溫在100 ℃時(shí),測(cè)量通道中的水位會(huì)低于實(shí)際水位,約8. 4 cm,從而可以看出△h 與測(cè)量通道中水的溫度以及加熱器內(nèi)水位高度親切相關(guān)。磁浮球一旦按照額定工況制作好后,其*大補(bǔ)償值便成定值,該補(bǔ)償作用有限,無法*補(bǔ)償因溫度差異導(dǎo)致的測(cè)量筒中水位與加熱器實(shí)際水位的偏差。

3 兩類浮球的測(cè)量偏差

3. 1 A 類浮球的測(cè)量偏差

A 類浮球?yàn)椴讳P鋼3P 型浮球,浮球質(zhì)量為930 g。對(duì)于這類球的計(jì)較需分為兩步進(jìn)行,假設(shè)非線性片面始終浸在水下,則可以先近似計(jì)較出非線性片面的體積,之后可以進(jìn)一步計(jì)較總的體積。計(jì)較過程如下。

① 非線性片面

      浮球非線性片面的體積等于5 個(gè)半球加上2 個(gè)直筒再加上5 個(gè)連接環(huán)的體積,計(jì)較過程如下所示。

式中:V1 、V3 為半球的體積;V2 為直筒的體積;V4 為非線性片面的總體積。

② 線性片面

由公式可得該類浮球非線性片面的體積為880. 4 cm3 ,由于非線性片面始終浸在水下,因此非線性片面提供的浮力為F1 ,如下所示:

F1 =ρgV4 (3)

式中:ρ 為水的密度。由于浮球在水中的浮力等于它本身的重力,因此可計(jì)較得到浮球線性片面浸沒水中的高度,如式(4)所示。

式中:F 為浮球的浮力;G 為浮球的重力;V5 為線性片面浸入水中的體積;h 為線性片面浸入水中的高度。

由式(4)和式(5)可得:

浮球中線性片面直筒的長(zhǎng)度為9. 2 cm,磁性材料(即對(duì)磁翻板起作用的位置)在離直筒上端約1. 5 cm處,由此可得浮球的補(bǔ)償值h′如下所示。

不同壓力和溫度下水的密度如表1 所示。將表1中不同溫度下水的密度代入式(6)和式(7),可得A 類浮球的修正值,如圖3(a)所示。結(jié)合本文圖2 所示加熱器實(shí)際水位與測(cè)量側(cè)水位之差和圖3(a),可得磁翻板液位計(jì)中采用A 類浮球測(cè)量液位時(shí)的水位指導(dǎo)值與加熱器真實(shí)水位的偏差,如圖3(b)所示。A 類浮球在不同溫差下的指導(dǎo)值與加熱器真實(shí)水位的偏差如表2所示,其中加熱器的工作溫度為200 ℃,加熱器的工作壓力為18. 6 bar。

不同壓力和溫度下水的密度

A 類浮球在不同溫度下的修正值與測(cè)量偏差

3. 2 B 類浮球的測(cè)量偏差

B 類浮球?yàn)? 節(jié)鈦合金圓筒型浮球,浮球質(zhì)量為480 g,浮球的總長(zhǎng)度為25.5 cm,磁性材料(即對(duì)磁翻板液位計(jì)起作用的位置)在離直筒上端約2.8 cm 處。B 類浮球的排水體積等于1 個(gè)半球加上1 個(gè)連接環(huán)再加上浸在水中直筒的體積,分別用V6、V7、V8 表示,計(jì)較過程如下所示。

式中:h 為直筒底部距離浮球浸在水中時(shí)水面的高度。由于浮球在水中的浮力等于它本身的重力,由此可得:

式中:F 為浮球在水中的浮力;G 為浮球的質(zhì)量;ρ 為水的密度。

由式(9)和式(10)可以得到h 與ρ 的關(guān)系,如下所示。

式(11)可得浮球的補(bǔ)償值h′如下所示。

將表1 中不同溫度下水的密度代入式(11) 和式(12)可得B 類浮球的修正值,如圖4(a)所示。結(jié)合本文圖2 和圖4 可得RZ-UHZ磁翻板液位計(jì)中采用B 類浮球測(cè)量液位時(shí)的水位指導(dǎo)值與加熱器真實(shí)水位的偏差,如圖4(b)所示。B 類浮球在不同溫差下的指導(dǎo)值與加熱器真實(shí)水位的偏差如表3 所示,其中加熱器的工作溫度為200 ℃,加熱器的工作壓力為18. 6 bar。

B 類浮球的測(cè)量偏差

 4、結(jié)束語

        磁翻板液位計(jì)中測(cè)量筒的介質(zhì)溫度常低于加熱器中的介質(zhì)溫度,隨著兩者溫差的增加,液位指導(dǎo)值與加熱器真實(shí)水位的偏差將會(huì)變大,且液位指導(dǎo)值在大多數(shù)情況下都小于液位真實(shí)值?，F(xiàn)場(chǎng)*安裝使用磁翻板液位計(jì)時(shí),可采用本文給出的計(jì)較方法,根據(jù)磁浮球的尺寸、質(zhì)量、裝備介質(zhì)溫度等信息計(jì)較出磁翻板液位計(jì)的測(cè)量值與裝備實(shí)際液位的偏差,依據(jù)計(jì)較結(jié)果調(diào)整顯示面板標(biāo)尺,使觀測(cè)到的測(cè)量值更加接近裝備液位的真實(shí)值。