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磁翻柱液位计、热电阻及智能数显仪表在蒸气-热水站中的应用一、概述东风汽车有限公司二动力分厂现有一套蒸汽-热水换热站，主要为襄阳市各大宾馆及酒店供应商品热水，近年来，因襄阳市经济发展迅猛，宾馆及酒店较之以前有大规模的增长，商品热水的需求量也有大幅度的增加。由于原有的换热站在设计时考虑的余量较小，目前已不能满足用户在高峰期对水量及水温的要求。为适应用户需要及提高换热站的经济效益，二动力分厂决定对换热站进行对扩容改造，具体改造内容为增加1台换热器、1个100m3热水储罐、2台11KW供水泵、等设备。因原有的换热站场地有限，新增的100m3热水储罐、供水泵等设备决定安装在距离热换站120m的闲置场地上。因新增的热水储罐距离热换站较远，必须将热水储罐的水位、水温信号传输到换热站值班室以便于值班人员观察及控制水位及水温。因此，必须选用具有信号远传功能的液位计、温度计及与之匹配显示仪表。二、液位计选型根据不同的工作原理，液位计分为接触式液位计和非接触式液位计。接触式液位计有玻璃管液位计、静压式液位计、磁翻柱式液位计，非接触式液位计为超声波液位计、雷达液位计。具体工作原理如下：玻璃管液位计是一种直读式液位测量仪表，适用于工业生产过程中一般贮液设备中的液体位置的现场检测，其结构简单，测量准确，是传统的现场液位测量工具。玻璃管液位计适用于工作压力4.0MPa、工作温度：≤200℃的非粘稠、对玻璃及连接附件非腐蚀性的介质。玻璃管液位计为直读式液位计，不具有信号变送及远传功能。静压式液位计是在压力变送器的基础上延伸和发展而来的，根据不同比重的液体在不同高度所产生压力成线性关系的原理，实现对水、油及糊状物的体积、液高、重量的准确测量和传送。静压式液位计根据结构类型可以分为投入式、直杆式、法兰式、螺纹式、电感式、旋入式、浮球式等多种类型，具有安装简单，使用方便、互换能力强、响应速度快，测量准确度高等特点。静压式液位计一般采用扩散硅压阻式压力传感器作为测量元件，经过高可靠性的放大处理电路及精密温度补偿，将被测介质的表压或绝压转换为标准的电压或电流信号，液位信号具有变送和远传功能。缺点：现场无法直接观察到液位高度。磁翻柱液位计是一种在玻璃管直读式液位计的基础上，根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成的具有现场直接和信号变送远传功能的一种液位计。其工作原理为：当被测容器中的液位升降时，液位计本体管中的磁性浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器，驱动红、白翻柱翻转180°，当液位上升时翻柱由白色转变为红色，当液位下降时翻柱由红色转变为白色，指示器的红白交界处为容器内部液位的实际高度，从而实现液位清晰的指示。通过在磁翻柱液位计上安装变送器，通过浮子上下移动，经磁耦合作用使导杆内测量元件依次动作，获得电阻信号变化，转换成0～10mA或4～20mA的标准信号输出，与显示仪表或计算机连接，达到远传目的。超声波液位计是一种非接触式的液位计，工作原理是由一个可以发射能量波（一般为脉冲信号）的装置（俗称换能器）发射能量波，能量波遇到障碍物反射，由一个接收装置接收反射信号。根据测量能量波运动过程的时间差来确定液(物)位变化情况。由电子装置对微波信号进行处理，最终转化成与液位相关的电信号。亦可以转换成0～10mA或4～20mA的标准信号输出，与显示仪表或计算机连接，达到远传目的。由于超声波液位计采用非接触的测量，被测介质几乎不受限制，可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。因换能器为电子元件构成，缺点：价格高、使用环境温度不能高于800C、现场无法直接观察到液位高度。雷达液位计也是一种非接触式液位计，其工作原理与超声波液位计类似，由换能器发射能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定和精确的测量。雷达液位计适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量，适用于温度、压力变化大；有惰性气体及挥发存在的场合。缺点：价格高、使用环境温度不能高于1000C、现场无法直接观察到液位高度。综上所述，玻璃管液位计具有观察直观、价格低廉的特点，但不具备信号变送远传功能，不附合项目要求；静压式液位计虽然具有测量准确、信号可以变送远传的特点，但是在现场不具有直接观察功能（如果要现场观察液位，必须在现场增加一套智能数显仪表）；超声波液位计和雷达液位计价格太高，现场也无法直接观察液位。通过对以上几种常用液位计进行对比可以确定，只有磁翻柱液位计不但具有现场液位指示，还可以将液位信号运行变送和远传。通过相关厂家提供的资料进行对比，襄阳西顿自动化仪表公司生产的SD-FB系列磁翻柱液位计附合此项目的要求。三、温度传感器选型根据使用目的的不同，温度传感器有利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的（如水银温度计、双金属温度计等）；有利用在定容条件下，气体（或蒸汽）的压强因不同温度而变化的（如压力式温度计）；有利用热电效应的作用的（如热电偶）；电阻随温度的变化而变化的（热电阻）；热辐射的影响的（红外线温度计）等。在换热站的项目中，所要选用的温度传感器必须具有变送远传的功能，热水温度通常在80-1000C之间，常规的水银温度计、双金属温度计不附合本项目的要求；而热辐射式温度计主要用于10000C以上高温的测量，设备造价昂贵，也不附合要求；热电偶是利用热电效应两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当两个接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的。但热电偶在低温区的热电势比较微弱，在低温区时精度不够，也不附合要求。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，常用的型号是PT100和CU50型，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。PT100热电阻具有测量精度高，反应速度快、价格低廉等特点，目前在各个行为中使用最广泛。因此我们选用PT100热电阻来测量热水罐水温。四、智能数显仪表选型智能数显仪表是在常规仪表，如模拟指针式仪表的基础上发展而来的新型数字显示仪表，具有精度高、稳定性好、质量可靠、体积小、安装使用方便、价格低廉等特点，适用于科学研究、精密测量、新产品开发之用，可广泛应用于各种仪器仪表、自动化控制设备、电力电子、医疗器械、教学设备、交（直）流稳压电源等作为显示部件，提升产品档次，为各类指针式面板表的首选更新换代品。智能数显仪表可以将现场一次仪表测量的压力、液位、流量、速度等参数变送反馈的电压、电流、电阻、频率等信号进行转换，然后以数字、光柱的形式显示出来，并可以完成继电器输出控制、模拟量闭环调节、数据记录存贮、打印等功能。智能仪表因具有精度高、故障率低、抗干扰能力强等特点。常用的智能数显仪表有单回路数显仪表、双回路数显仪表、单回路光柱显示仪表、双回路光柱显示仪表、智能PID调节仪、手动操作器、巡检仪等。针对该换热站，我们需要在换热站值班室显示热水储罐液位、温度两个参数即可，不需要复杂的控制功能，因此，只需要选择一块单回路光柱显示仪表以数字和光柱的形式显示热水罐水位，选择一块单回路数子显示仪表显示热水温度即可。通过对多个厂家提供的资料进行对比和了解，襄阳西顿自动化仪表有限公司的SD-5100L系列单回路光柱显示仪、SD-1100A简易型单回路显示仪表附合我们的要求。SD-5100系列单回路数字显示控制仪针对现场温度、压力、液位、速度等各种信号进行采集、显示、控制、远传、通讯、打印等处理，构成数字采集系统及控制系统，广泛运用于电力、石化、冶金、轻工、制药、航空等诸多领域。单路输入，双屏LED数码显示，且带有光柱模拟指示功能(0～100％)。具备36种信号输入功能，可任意选择输入信号类型；0.2％级测量精度。热电阻\热电偶信号分辨率可切换：1℃或0.1℃。具备“上下限报警”、“延时报警”、“断线报警”、“闪烁报警”等报警功能，带LED报警灯指示。具有电压、电流变送输出信号可选。支持RS485、RS232串行接口，采用标准MODBUSRTU通讯协议。仪表可带RS232C打印功能，具有手动打印、定时打印、报警打印等功能。带DC24V馈电输出，为现场变送器配电。输入、输出、电源、通讯相互之间采用光电隔离技术。具备多种外形尺寸及样式供用户选择。参数设定密码锁定、参数设置断电永久保存，具备参数恢复出厂设定功能。SD-1100系列简易测量显示控制仪采用模块化结构方案，结构简单、操作方便、性价比高，适用于塑料、食品、包装机械等行业。单路输入，双屏LED数码显示。具备33种信号输入功能，可任意选择输入信号类型，测量精度为0.3%。热电阻\热电偶信号分辨率可切换：1℃或0.1℃。具备上下限报警功能，带LED报警灯指示。具有电压、电流变送输出信号可选。支持RS485串行接口，采用标准MODBUSRTU通讯协议。带DC24V馈电输出，为现场变送器配电。输入、输出、电源、通讯相互之间采用光电隔离技术。具备多种外形尺寸及样式供用户选择。参数设定密码锁定，参数设置断电永久保存。五、结论综上所述，在东风汽车有限公司第二动力厂的蒸汽-热水换热站的扩容改造项目中，为监测热水贮罐液位及水温，选用SD-FB磁翻柱液位计、PT100热电阻、SD-5100L智能单回路光柱显示仪表、SD-1100A智能简易型单回路显示仪表是可行的。通过对新增热水贮罐的水位和温度进行准确的远程监控，可有效提高设备利用率、利用锅炉低负荷时的蒸汽生产热水，通过智能报警的报警功能，可提醒值班人员准确控制水位水位，降低跑冒滴漏，降低工人劳动强度，具有一定的经济效益和社会效益。