磁致伸缩位移/液位传感器的安装方式及常见问题

磁致伸缩液位传感器用于各类储罐的液位测量，具备精度高、环境适应力强、安装方便等特点，因此在石油、化工等液位测量行业中逐步替代了部分传统仪表。它的安装方式却常被低估——同一只传感器，装在罐顶不同位置、用不同的固定方式，读数稳定性差别很大。

储油罐液位测量的现状

在成品油流通行业，储油罐剩余油量的测量长期依靠人工爬罐并使用量棒：用带重锤的米制钢链尺或带标尺的尺规计量，手工记录读数、人工查表计算，最终得到剩余油量数据。这种办法劳动强度大，存在不安全因素，也无法保证精度。

改用仪表之后，各类方案各有短板：电容式与扩散硅压力式液位变送器零点漂移比较严重，测量误差大，长期工作稳定性差；等压式皮膜液位变送器受温度影响大，且存在漏气问题；机械式浮子液位计则常有钢链卡住的状况。这些限制使得它们在储油罐上都没有获得普遍应用。

磁致伸缩液位变送器的优势

• 可靠性强：采用波导原理工作，没有机械移动部件，因此无摩擦、无磨损。变换器整体封闭在不锈钢管内，与测量介质非接触，工作可靠、寿命长。
• 精度高：利用脉冲工作方式，通过测量起始脉冲与停止脉冲的时间差来确定被测位移量，分辨率优于 0.02%FS，这是其他类型仪表难以达到的水平。
• 安全性好：防爆特性高，可做本安防爆，适合对化工原料和易燃气体的测量。测量时不需要打开罐盖，避免了人工测量时存在的危险。
• 安装与维护简单：通常利用罐顶现有支管安装，适用于地下储罐和已投用储罐，安装过程不影响正常生产。
• 便于自动化：二次仪表采用标准输出信号，便于上位机处理信号，容易接入网络，提升整套检测系统的自动化水平。

组成与工作原理

磁致伸缩液位变送器由三部分组成：检测杆、电路模块和液位浮球。测量时，电路模块产生电流脉冲，脉冲沿磁致伸缩线向下传送并形成一个环形电磁场。检测杆外装有液位浮球，浮球随液位变化沿杆上下移动；浮球内装有一组永磁体，因此浮球自身也形成一个磁场。当电流磁场与浮球磁场相遇时，会产生一个「扭曲」脉冲，也称返回脉冲。把返回脉冲与电流脉冲的时差转换成电信号，即可算出浮球的具体位置，从而测出液位。

在储油罐应用中，变送器在测量液位与温度等参数的同时，还可以对储罐做渗漏检测，检漏精度可达 0.375 升/小时，以适应不同的监测要求。

罐顶的四种安装方式

防护管与旁通管安装

• 罐内介质只有轻微搅拌，或进出液体时会产生冲击的场合，可按防护管方式安装；
• 罐内介质搅拌较强烈，或介质温度较高的场合，需按旁通管方式安装；
• 安装电缆套管时要注意：液位传输孔必须开在液位达不到的位置；把电缆套管下部与液体连通，使套管内外的液位一致；套管每个高度上都开孔，让套管内外的介质均匀。

内置式安装

• 把传感器旋紧在 M18×1.6 安装孔上，注意 O 形密封面的加工要按图例进行；
• 根据磁环位置，在自制活塞上钻 4 个螺纹孔，用内六角螺栓 M4×10 把磁环固定好，螺帽一侧朝向电子仓方向；磁环尽量与测杆同轴，磁环稍有偏心对测量精度没有影响；
• 如果现场存在振动，建议在磁环与活塞之间加装四氟乙烯导向套；
• 若活塞杆由磁性材料制作，需在磁环与活塞之间加装非导磁垫圈。

外接式安装

• 检测范围低于 1500mm 的传感器，建议采用安装附件；超过 1500mm 的采用测杆固定支架；
• 用内六角螺栓 M3×12 把磁环固定在磁环支撑架上。磁环装到测杆上时，螺帽一侧应朝向电子仓方向；磁环应尽量与测杆同轴且无接触，稍有偏心不会影响使用；
• 把固定铝板紧绕在测杆末端，并用两个 M3×8 螺丝和两个 M3 螺母固定好；
• 安装附件只提供一条固定铝板，固定在测杆尾端 60mm 之内；测杆支撑架附件有 3 条固定铝板，一条固定在距尾端 20mm 之内，其余两条均布在测杆上；
• 最后按安装要求把整只传感器用自制螺丝固定好。

缸内密封与电气安装

• 液压缸内部安装时，可根据缸内压力选择合适的密封方式；没有特殊要求时，默认采用配 O 形圈的密封方式；
• 传感器电缆要避开大功率电源、射频信号线和其他有噪声的传输线；
• 接线前检查供电电源是否满足 +15VDC ～ +24VDC 的要求，电源功率必须大于产品总功率，可按每只 40mA 估算；
• 达不到供电要求时，先更换电源，再投运传感器。

储罐液位测量的安装要点可以概括为三句话：位置避开进液冲击、法兰孔径与传感器匹配、电缆远离动力线。把这三点落实好，磁致伸缩液位传感器的稳定性通常不会成为现场问题。