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音叉液位開關(guān)的工作原理和選型要點(diǎn)
2021-03-25
音叉液位開關(guān)是一種緊湊型的專用于液位測(cè)量的控制開關(guān)，與浮球液位開關(guān)、接近開關(guān)等儀表相比，其在檢測(cè)液位方面具有更高的可靠性，是現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛的一款液位測(cè)量儀表。在水利、化工、環(huán)保、電力、食品、醫(yī)藥等行業(yè)的容器、槽罐和各種管道的液位測(cè)量中都能見到它的身影。
相比不區(qū)分測(cè)量對(duì)象，固液兩用的傳統(tǒng)音叉料位開關(guān)，計(jì)為音叉液位開關(guān)是一種專用于液位測(cè)量的控制儀表，能夠更精準(zhǔn)、更可靠地用于液位的測(cè)量。深圳計(jì)為自動(dòng)化的音叉液位開關(guān)目前主要有Ring-11音叉液位開關(guān)和Ring-21緊湊型音叉液位開關(guān)兩個(gè)系列，其性能可與國外品牌相媲美。
為幫助用戶更好地了解和采購到適合工況要求的儀表，對(duì)液位進(jìn)行可靠測(cè)量，本文以計(jì)為音叉液位開關(guān)為例，介紹下音叉液位開關(guān)的工作原理和選型要點(diǎn)。
一、音叉液位開關(guān)的工作原理
深圳計(jì)為的Ring-11音叉液位開關(guān)的音叉長度僅有40mm，不僅適用于容器、儲(chǔ)罐、槽罐中的液位測(cè)量，而且適用于導(dǎo)管的液位測(cè)量，尤其適合于有泡沫、氣泡、粘稠液體以及振動(dòng)干擾的復(fù)雜測(cè)量場合，可測(cè)量液體的最低密度達(dá)0.5g/cm3。該款產(chǎn)品可較好的應(yīng)用于液化天然氣的測(cè)量，打破了國外產(chǎn)品對(duì)該領(lǐng)域的壟斷，受到用戶的一致好評(píng)。
深圳計(jì)為Ring-21緊湊型音叉液位開關(guān)是在傳統(tǒng)音叉液位開關(guān)（體積較大）的基礎(chǔ)上研發(fā)而成的，產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)小巧輕便，產(chǎn)品總長度160.5mm，最大直徑31.5mm，其中音叉長度僅有38mm，可測(cè)介質(zhì)密度低至0.7g/cm3。計(jì)為Ring-21音叉液位開關(guān)的這些參數(shù)和產(chǎn)品特點(diǎn)，使得其不僅適用于容器、儲(chǔ)罐、槽罐以及有泡沫、氣泡、粘稠液體以及有振動(dòng)干擾的場合，而且適用于小型容器和罐體周圍空間狹小的工況的液位測(cè)量。
計(jì)為Ring-11系列音叉液位開關(guān)的工作原理與計(jì)為Ring-21音叉液位開關(guān)大致相同，即都是基于懸臂梁的振動(dòng)原理和檢測(cè)叉體浸泡于介質(zhì)時(shí)振動(dòng)頻率變化的設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)的。通過采用壓電器件實(shí)現(xiàn)叉體的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)的。在壓電陶瓷的驅(qū)動(dòng)下，音叉叉體以一定機(jī)械諧振頻率振動(dòng)。當(dāng)與被測(cè)液體發(fā)生接觸，叉體的諧振頻率便會(huì)明顯降低，振動(dòng)頻率的變化，直接反映在壓電檢測(cè)器件的輸出信號(hào)上，再由檢測(cè)電路對(duì)該振動(dòng)頻率的變化進(jìn)行判別并輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。
在測(cè)量低點(diǎn)時(shí)，如果液體介質(zhì)低于叉體位置，液體介質(zhì)與叉體脫離接觸，則儀表會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。在測(cè)量高點(diǎn)時(shí)，當(dāng)叉體接觸到液體介質(zhì)，儀表也會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。至于實(shí)際應(yīng)用中，是將音叉液位開關(guān)安裝在高點(diǎn)或低點(diǎn)，還是高低點(diǎn)都需安裝，則應(yīng)視作業(yè)現(xiàn)場的具體需求而定。
二、音叉液位開關(guān)的選型要點(diǎn)
但由于實(shí)際應(yīng)用中工況差異很大，這客觀上需要不同參數(shù)的音叉液位開關(guān)與之相匹配，這就涉及儀表的選型問題。一般來講，音叉液位開關(guān)在選型時(shí)需要重點(diǎn)注意被測(cè)介質(zhì)的物理化學(xué)屬性、被測(cè)介質(zhì)溫度、防爆類型、探頭長度及安裝方式等幾個(gè)方面。
1．被測(cè)介質(zhì)的屬性
介質(zhì)的屬性有物理屬性和化學(xué)屬性，所以，在選型時(shí)，也主要是確認(rèn)被測(cè)介質(zhì)的物理和化學(xué)屬性。
?。?）確認(rèn)被測(cè)介質(zhì)的物理屬性
要達(dá)到精準(zhǔn)的測(cè)量效果，選型時(shí)需要對(duì)液體的物理屬性進(jìn)行確認(rèn)，如密度大小，并據(jù)此選擇與介質(zhì)密度相匹配的音叉液位開關(guān)。計(jì)為自動(dòng)化自主研發(fā)生產(chǎn)的計(jì)為Ring-11音叉液位開關(guān)，可測(cè)量的最低介質(zhì)密度為0.5g/cm3。計(jì)為Ring-21緊湊型音叉液位開關(guān)，可測(cè)量介質(zhì)密度低至0.7g/cm3。
（2）確認(rèn)被測(cè)介質(zhì)的化學(xué)屬性
為確保儀表能夠可靠應(yīng)用，在選型時(shí)，要確認(rèn)被測(cè)介質(zhì)的化學(xué)屬性，如液體是否具有腐蝕性。并根據(jù)被測(cè)介質(zhì)腐蝕性的強(qiáng)弱，選擇相應(yīng)的具有防腐功能的音叉液位開關(guān)，以免儀表在與腐蝕介質(zhì)長時(shí)間接觸出現(xiàn)被腐蝕的情況。
2．被測(cè)介質(zhì)的溫度
被測(cè)介質(zhì)的溫度主要包括過程溫度及環(huán)境溫度兩種。
（1）過程溫度
因?yàn)橐舨嬉何婚_關(guān)的叉體需直接接觸被測(cè)介質(zhì)，不同的過程溫度需要選用與其相匹配的音叉液位開關(guān)。計(jì)為Ring-11常溫型音叉液位開關(guān)的過程溫度為-50～150℃，采用耐高溫設(shè)計(jì)的Ring-11高溫型音叉液位開關(guān)的過程溫度為-50～250℃，能夠用于大部分工業(yè)環(huán)境的測(cè)量。
計(jì)為Ring-21常溫型的過程溫度為-50～100℃，Ring-21高溫型的過程溫度為-50～150℃。
?。?）環(huán)境溫度
Ring-11音叉液位開關(guān)可測(cè)量的環(huán)境溫度與Ring-21緊湊型音叉液位開關(guān)相同，均為-40～70℃。
3．防爆類型及防爆等級(jí)
部分工業(yè)環(huán)境中含有潛在可燃、易爆氣體等，具有爆炸危險(xiǎn)，因此，在選型購買前，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場是否具有爆炸危險(xiǎn)進(jìn)行確認(rèn)，以保證安全的生產(chǎn)環(huán)境，促進(jìn)作業(yè)效率的提升。
如果需要防爆，應(yīng)確認(rèn)需要的防爆類型以及防爆等級(jí)，比如是本安型還是隔爆型，需要的防爆等級(jí)是多少等。計(jì)為防爆型音叉液位開關(guān)現(xiàn)有本安型和隔爆型兩種防爆類型的產(chǎn)品，用戶可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的要求，選擇相對(duì)應(yīng)的防爆音叉液位開關(guān)。
4．探頭長度
音叉液位開關(guān)是點(diǎn)位接觸測(cè)量，在安裝位置確定后，可根據(jù)容器插入深度訂制合適的探頭長度，插入深度通常以叉體能夠完全接觸到物料為宜。
5．過程連接的方式及其規(guī)格
現(xiàn)場儀表的過程連接一般有螺紋連接和法蘭連接兩種，實(shí)際應(yīng)用中具體需要什么樣的過程連接？比如需要螺紋還是法蘭，需要什么規(guī)格型號(hào)？在采購選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場需求來進(jìn)行選擇。
計(jì)為音叉液位開關(guān)特別適合于狹小管道的液位測(cè)量，為客戶提供螺紋與法蘭等多種過程連接方式供用戶選擇。
6．電纜入口、電源及信號(hào)輸出方式
確認(rèn)電纜入口的具體規(guī)格；現(xiàn)場電源使用交流還是直流供電；信號(hào)輸出采用繼電器還是PNP等。
不同的工況，對(duì)于音叉液位開關(guān)參數(shù)的要求各異，這就需要用戶在購買時(shí)與廠方就相關(guān)參數(shù)進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的溝通確認(rèn)，選擇更適合現(xiàn)場需求的性價(jià)比更高的產(chǎn)品，以保證產(chǎn)品在應(yīng)用中的可靠測(cè)量。
以上就是對(duì)“音叉液位開關(guān)的工作原理和選型要求”的相關(guān)介紹，如欲了解更多物位開關(guān)（料位開關(guān)、液位開關(guān)）、物位計(jì)（料位計(jì)、液位計(jì)）等物位測(cè)量儀表方面的知識(shí)，歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)：Jiweimeter。
相比不區(qū)分測(cè)量對(duì)象，固液兩用的傳統(tǒng)音叉料位開關(guān)，計(jì)為音叉液位開關(guān)是一種專用于液位測(cè)量的控制儀表，能夠更精準(zhǔn)、更可靠地用于液位的測(cè)量。深圳計(jì)為自動(dòng)化的音叉液位開關(guān)目前主要有Ring-11音叉液位開關(guān)和Ring-21緊湊型音叉液位開關(guān)兩個(gè)系列，其性能可與國外品牌相媲美。
為幫助用戶更好地了解和采購到適合工況要求的儀表，對(duì)液位進(jìn)行可靠測(cè)量，本文以計(jì)為音叉液位開關(guān)為例，介紹下音叉液位開關(guān)的工作原理和選型要點(diǎn)。
一、音叉液位開關(guān)的工作原理
深圳計(jì)為的Ring-11音叉液位開關(guān)的音叉長度僅有40mm，不僅適用于容器、儲(chǔ)罐、槽罐中的液位測(cè)量，而且適用于導(dǎo)管的液位測(cè)量，尤其適合于有泡沫、氣泡、粘稠液體以及振動(dòng)干擾的復(fù)雜測(cè)量場合，可測(cè)量液體的最低密度達(dá)0.5g/cm3。該款產(chǎn)品可較好的應(yīng)用于液化天然氣的測(cè)量，打破了國外產(chǎn)品對(duì)該領(lǐng)域的壟斷，受到用戶的一致好評(píng)。
深圳計(jì)為Ring-21緊湊型音叉液位開關(guān)是在傳統(tǒng)音叉液位開關(guān)（體積較大）的基礎(chǔ)上研發(fā)而成的，產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)小巧輕便，產(chǎn)品總長度160.5mm，最大直徑31.5mm，其中音叉長度僅有38mm，可測(cè)介質(zhì)密度低至0.7g/cm3。計(jì)為Ring-21音叉液位開關(guān)的這些參數(shù)和產(chǎn)品特點(diǎn)，使得其不僅適用于容器、儲(chǔ)罐、槽罐以及有泡沫、氣泡、粘稠液體以及有振動(dòng)干擾的場合，而且適用于小型容器和罐體周圍空間狹小的工況的液位測(cè)量。
計(jì)為Ring-11系列音叉液位開關(guān)的工作原理與計(jì)為Ring-21音叉液位開關(guān)大致相同，即都是基于懸臂梁的振動(dòng)原理和檢測(cè)叉體浸泡于介質(zhì)時(shí)振動(dòng)頻率變化的設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)的。通過采用壓電器件實(shí)現(xiàn)叉體的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)的。在壓電陶瓷的驅(qū)動(dòng)下，音叉叉體以一定機(jī)械諧振頻率振動(dòng)。當(dāng)與被測(cè)液體發(fā)生接觸，叉體的諧振頻率便會(huì)明顯降低，振動(dòng)頻率的變化，直接反映在壓電檢測(cè)器件的輸出信號(hào)上，再由檢測(cè)電路對(duì)該振動(dòng)頻率的變化進(jìn)行判別并輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。
在測(cè)量低點(diǎn)時(shí)，如果液體介質(zhì)低于叉體位置，液體介質(zhì)與叉體脫離接觸，則儀表會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。在測(cè)量高點(diǎn)時(shí)，當(dāng)叉體接觸到液體介質(zhì)，儀表也會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。至于實(shí)際應(yīng)用中，是將音叉液位開關(guān)安裝在高點(diǎn)或低點(diǎn)，還是高低點(diǎn)都需安裝，則應(yīng)視作業(yè)現(xiàn)場的具體需求而定。
二、音叉液位開關(guān)的選型要點(diǎn)
但由于實(shí)際應(yīng)用中工況差異很大，這客觀上需要不同參數(shù)的音叉液位開關(guān)與之相匹配，這就涉及儀表的選型問題。一般來講，音叉液位開關(guān)在選型時(shí)需要重點(diǎn)注意被測(cè)介質(zhì)的物理化學(xué)屬性、被測(cè)介質(zhì)溫度、防爆類型、探頭長度及安裝方式等幾個(gè)方面。
1．被測(cè)介質(zhì)的屬性
介質(zhì)的屬性有物理屬性和化學(xué)屬性，所以，在選型時(shí)，也主要是確認(rèn)被測(cè)介質(zhì)的物理和化學(xué)屬性。
?。?）確認(rèn)被測(cè)介質(zhì)的物理屬性
要達(dá)到精準(zhǔn)的測(cè)量效果，選型時(shí)需要對(duì)液體的物理屬性進(jìn)行確認(rèn)，如密度大小，并據(jù)此選擇與介質(zhì)密度相匹配的音叉液位開關(guān)。計(jì)為自動(dòng)化自主研發(fā)生產(chǎn)的計(jì)為Ring-11音叉液位開關(guān)，可測(cè)量的最低介質(zhì)密度為0.5g/cm3。計(jì)為Ring-21緊湊型音叉液位開關(guān)，可測(cè)量介質(zhì)密度低至0.7g/cm3。
（2）確認(rèn)被測(cè)介質(zhì)的化學(xué)屬性
為確保儀表能夠可靠應(yīng)用，在選型時(shí)，要確認(rèn)被測(cè)介質(zhì)的化學(xué)屬性，如液體是否具有腐蝕性。并根據(jù)被測(cè)介質(zhì)腐蝕性的強(qiáng)弱，選擇相應(yīng)的具有防腐功能的音叉液位開關(guān)，以免儀表在與腐蝕介質(zhì)長時(shí)間接觸出現(xiàn)被腐蝕的情況。
2．被測(cè)介質(zhì)的溫度
被測(cè)介質(zhì)的溫度主要包括過程溫度及環(huán)境溫度兩種。
（1）過程溫度
因?yàn)橐舨嬉何婚_關(guān)的叉體需直接接觸被測(cè)介質(zhì)，不同的過程溫度需要選用與其相匹配的音叉液位開關(guān)。計(jì)為Ring-11常溫型音叉液位開關(guān)的過程溫度為-50～150℃，采用耐高溫設(shè)計(jì)的Ring-11高溫型音叉液位開關(guān)的過程溫度為-50～250℃，能夠用于大部分工業(yè)環(huán)境的測(cè)量。
計(jì)為Ring-21常溫型的過程溫度為-50～100℃，Ring-21高溫型的過程溫度為-50～150℃。
?。?）環(huán)境溫度
Ring-11音叉液位開關(guān)可測(cè)量的環(huán)境溫度與Ring-21緊湊型音叉液位開關(guān)相同，均為-40～70℃。
3．防爆類型及防爆等級(jí)
部分工業(yè)環(huán)境中含有潛在可燃、易爆氣體等，具有爆炸危險(xiǎn)，因此，在選型購買前，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場是否具有爆炸危險(xiǎn)進(jìn)行確認(rèn)，以保證安全的生產(chǎn)環(huán)境，促進(jìn)作業(yè)效率的提升。
如果需要防爆，應(yīng)確認(rèn)需要的防爆類型以及防爆等級(jí)，比如是本安型還是隔爆型，需要的防爆等級(jí)是多少等。計(jì)為防爆型音叉液位開關(guān)現(xiàn)有本安型和隔爆型兩種防爆類型的產(chǎn)品，用戶可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的要求，選擇相對(duì)應(yīng)的防爆音叉液位開關(guān)。
4．探頭長度
音叉液位開關(guān)是點(diǎn)位接觸測(cè)量，在安裝位置確定后，可根據(jù)容器插入深度訂制合適的探頭長度，插入深度通常以叉體能夠完全接觸到物料為宜。
5．過程連接的方式及其規(guī)格
現(xiàn)場儀表的過程連接一般有螺紋連接和法蘭連接兩種，實(shí)際應(yīng)用中具體需要什么樣的過程連接？比如需要螺紋還是法蘭，需要什么規(guī)格型號(hào)？在采購選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場需求來進(jìn)行選擇。
計(jì)為音叉液位開關(guān)特別適合于狹小管道的液位測(cè)量，為客戶提供螺紋與法蘭等多種過程連接方式供用戶選擇。
6．電纜入口、電源及信號(hào)輸出方式
確認(rèn)電纜入口的具體規(guī)格；現(xiàn)場電源使用交流還是直流供電；信號(hào)輸出采用繼電器還是PNP等。
不同的工況，對(duì)于音叉液位開關(guān)參數(shù)的要求各異，這就需要用戶在購買時(shí)與廠方就相關(guān)參數(shù)進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的溝通確認(rèn)，選擇更適合現(xiàn)場需求的性價(jià)比更高的產(chǎn)品，以保證產(chǎn)品在應(yīng)用中的可靠測(cè)量。
以上就是對(duì)“音叉液位開關(guān)的工作原理和選型要求”的相關(guān)介紹，如欲了解更多物位開關(guān)（料位開關(guān)、液位開關(guān)）、物位計(jì)（料位計(jì)、液位計(jì)）等物位測(cè)量儀表方面的知識(shí)，歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)：Jiweimeter。
（深圳計(jì)為自動(dòng)化技術(shù)有限公司市場部2021年3月25日發(fā)布）
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