浮筒液位計(jì)是根據(jù)阿基米德定律和霍爾原理或磁耦合原理設(shè)計(jì)而成的液位測量儀表，可用來測量液位、密度和界位，輸出液位和限位報(bào)警信號。專用于測量容器內(nèi)液位，廣泛用于石油、化工、煤炭、冶金、生物和制藥行業(yè)的自動(dòng)檢測，是過程工業(yè)不可缺少的技術(shù)工具之一。目前國產(chǎn)浮筒液位計(jì)主要應(yīng)用在低壓領(lǐng)域，其中純國產(chǎn)的占有一部分，另有一部分以中外合資的形式生產(chǎn)。對工業(yè)應(yīng)用的其中2種型號浮筒液位計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和原理分析。
1、浮筒液位計(jì)的結(jié)構(gòu)
JK系列浮筒液位計(jì)由浮子、浮子腔、彈簧、變送器等構(gòu)件組成，為采用彈簧支持浮子結(jié)構(gòu)的浮筒液位計(jì)。浮子腔通過連接管與被測容器形成平衡容器，使被測容器中的水導(dǎo)入浮子腔進(jìn)行水位測量；浮子通過彈簧支持在浮子腔內(nèi)并浸沒在浮子腔內(nèi)的液體中，變送器內(nèi)的磁芯通過撐杠與浮子連接。頂部布置的變送器內(nèi)還有線性可變差動(dòng)變換器LVDT、電路板、儀表盤等電器元件。
JK系統(tǒng)浮筒液位計(jì)由浮子、浮子腔、扭力管、變送器等構(gòu)件組成，其結(jié)構(gòu)見圖1，為采用浮子和扭力管結(jié)構(gòu)的浮筒液位計(jì)。浮子腔通過連接管與被測容器連接形成平衡容器，使被測容器中的水導(dǎo)入浮子腔進(jìn)行水位測量；浮子垂直懸掛在扭力臂上并浸沒在浮子腔內(nèi)的液體中，扭力臂與扭力管機(jī)構(gòu)剛性連接。側(cè)位布置的變送器內(nèi)有霍爾效應(yīng)傳感器、磁鐵、電路板、儀表盤等電器元件。
2、浮筒液位計(jì)的工作原理
浮筒液位計(jì)基于阿基米德定律和電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)，浮子是根據(jù)介質(zhì)密度和耐壓、耐溫等特定條件而制作的。在介質(zhì)的密度、溫度、壓力發(fā)生變化時(shí)，測量精度降低。
采用彈簧支持浮子結(jié)構(gòu)的浮筒液位計(jì)，當(dāng)浮子處于干燥狀態(tài)時(shí)，浮子接觸浮子腔下部。當(dāng)液位發(fā)生變化時(shí)，浮子所受浮力相應(yīng)改變，平衡狀態(tài)被打破，從而引起彈力變化即彈簧的伸縮，以達(dá)到新的平衡。彈簧的伸縮使其與剛性連接的磁鋼產(chǎn)生位移。這樣，通過指示器內(nèi)磁感應(yīng)元件和傳動(dòng)裝置使其指示出液位。液位變化引起浮力的變化作用到量程彈簧支持的浮子上，從而使得位于頂部的線性可變差動(dòng)變換器（LVDT）內(nèi)的檢測磁芯做垂直運(yùn)動(dòng)。當(dāng)檢測磁芯的位置隨著液位變化而變化時(shí)，LVDT的次級線圈內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電壓，產(chǎn)生的電壓與液位成線性關(guān)系。這些信號經(jīng)電路處理并轉(zhuǎn)為4~20mA的電流信號輸出。
另一種采用浮子和扭力管結(jié)構(gòu)的浮筒液位計(jì)，當(dāng)浮子處于干燥狀態(tài)時(shí)，扭力管的彈力與浮子的自身重力相平衡，浮子處于懸空狀態(tài)。當(dāng)液位上升時(shí)引起浮力變大，扭力管的彈力相應(yīng)減小，扭力管形成角度變化，芯軸與扭力管同步旋轉(zhuǎn)，將浮力的變化即液位變化轉(zhuǎn)換成扭力管芯軸的角位移輸出。轉(zhuǎn)角輸出到表頭里的搖架組件上，帶動(dòng)固定在搖架上的磁鋼組件發(fā)生位移變化，改變了霍爾效應(yīng)傳感器檢測到的磁場，霍爾傳感器作相應(yīng)電壓輸出，產(chǎn)生的電壓與液位成比例關(guān)系。通過電子線路部分轉(zhuǎn)換成4~20mA的電流信號輸出。
