横河EJA变送器在气垫沉桶液位计中解决方法

　　1、引言
　　
　　在煤化工、炼油等生产中，测量粘稠、腐蚀性等介质的液位时，常会因导管堵塞、投入式变送器内部结露等原因，造成一次性仪表难以正常运行。
　　
　　我公司生产的气垫沉桶液位计,特别适用于测量焦油、泥浆等粘稠的液体、及酸、碱等腐蚀性液体介质。以及低温易冻地区．其测量系统成本低、防冻，运行稳定可靠。
　　
　　2、气垫测量方法及原理
　　
　　根据气体的物理性质，一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强与体积成反比（P1/P2=V2/V1,即P1×V1=P2×V2）.在这一条件下，把一只空烧杯口向下，缓慢放入水中，这时杯中的空气，就会形成一个气垫。气垫压力的大小，随着液位高低而变化。把气垫的压力用细导管引入传感器中，即可测量液位的高低。
　　
　　①测量方法简单易行。用仪表气源管（Ф6×1）把气垫压力传到U形管，直接读取液位的高低;②将气垫压力传到扩散硅变送器，由数显表显示液位，并实现液位上下限报警。
　　
　　①椎形气垫沉桶，②不锈钢软管。
　　
　　金属软管两端分别与EJA变送器和沉桶相连，上紧接活接头后，把沉桶缓慢沉到水池底部。沉桶中的空气被压缩成气垫，水池液位的高度经气垫转换成相对应的压力信号，再经变送器转换成4~20mA电信号送到数显表，显示液位高低，实现液位自控。
　　
　　3、气垫沉桶的制作
　　
　　气垫沉桶一般加工成等边圆锥形，在沉桶底部开一个Ф50的导压孔，此孔可根据沉桶实际配重确定孔径。
　　
　　沉桶投入水中，会产生一定的浮力，若是浮力大于沉桶重量，沉桶就会浮于水面，因此沉桶的重量必须大于浮力，沉桶才能沉于水中，在桶内形成人工气垫以进行液位测量。根据实际经验，沉桶的重量为二倍的浮力为宜，这样既节约材料，又能提高沉桶在液体中的稳定性。现以测量10m的水池液位为例，计算气垫沉桶的测量精度。
　　
　　空气是一种理想气体，一定质量的理想气体状态方程为：P1V1/T1=P2×V2/T2
　　
　　一定质量的气体作等容变化时，温度每升高（或降低）1℃，其增加（或减少）的压强等于它在0℃时压强的1/273。在实际测量中，被测介质的温度变化范围不大，可以近似为T1≈T2,即P1V1=P2×V2。
　　
　　当水池为零液位时，水未进入气垫沉桶内，气垫的体积P1V1=1V2.当水池为10m液位时，气垫的体积P2×V21=P1×V1,即2V2=P1×V1,即2V2=P1×V1，则V2=1/2V1，也就是说水池液位为10m时，气垫的体积被压缩成一半。计算水进入沉桶内高度，设：水未进入气垫沉桶时，锥形气垫的半径为r1=140/2=70mm，高度为h1=r1×tg60°=121mm;气垫压缩后，椎形气垫的半径为：r2,高度为：h2.
　　
　　V2=1/2V1
　　
　　1/3×π×9r22×h2=1/2×1/3×π×702×121×9r22×h2=296450
　　
　　∵r2=h2×tg30°
　　
　　∴h2=96.16mm
　　
　　则沉桶内水的高度=121-96.16=25mm
　　
　　沉桶的测量精度=25/（10×1000）=0.25%
　　
　　当水池液位从0~10000mm水柱变化时，而气垫压力变化是从0~9975mm水柱，水池液位变换，经气垫转换少了25mm水柱。在这样间接测量的条件下，把变送器的实际量程改为0~99.75kP，而变送器的输出为4~20mA则仍然显示0~10m的液位，这样义消除了气垫沉桶的测量误差。
　　
　　在实际应用中，一般不需要做气垫误差修正。测量值与实际值若有微波偏差，只需把沉桶悬挂的高度上下移动十几毫米即可。
　　
　　4、结论
　　
　　气垫的作用是：隔离被测量介质，传递测量信号，很好地解决了粘稠、腐蚀性介质的测量问题。
　　
　　我司先后售出数百套沉桶液位计，用于焦化、供排水等行业。为用户解决了难题，为客户增加了效益。
　　
　　气垫在测量中的应用，仪表的使用寿命，减少了仪表的维修费用，工艺简单，值得在实际应用中推广。