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音叉液位開關(guān)的工作原理和選型要點
2021-03-25
音叉液位開關(guān)是一種緊湊型的專用于液位測量的控制開關(guān)，與浮球液位開關(guān)、接近開關(guān)等儀表相比，其在檢測液位方面具有更高的可靠性，是現(xiàn)代自動化生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛的一款液位測量儀表。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量中都能見到它的身影。
相比不區(qū)分測量對象，固液兩用的傳統(tǒng)音叉料位開關(guān)，計為音叉液位開關(guān)是一種專用于液位測量的控制儀表，能夠更精準(zhǔn)、更可靠地用于液位的測量。深圳計為自動化的音叉液位開關(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，對液位進行可靠測量，本文以計為音叉液位開關(guān)為例，介紹下音叉液位開關(guān)的工作原理和選型要點。
一、音叉液位開關(guān)的工作原理
深圳計為的Ring-11音叉液位開關(guān)的音叉長度僅有40mm，不僅適用于容器、儲罐、槽罐中的液位測量，而且適用于導(dǎo)管的液位測量，尤其適合于有泡沫、氣泡、粘稠液體以及振動干擾的復(fù)雜測量場合，可測量液體的最低密度達0.5g/cm3。該款產(chǎn)品可較好的應(yīng)用于液化天然氣的測量，打破了國外產(chǎn)品對該領(lǐng)域的壟斷，受到用戶的一致好評。
深圳計為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，可測介質(zhì)密度低至0.7g/cm3。計為Ring-21音叉液位開關(guān)的這些參數(shù)和產(chǎn)品特點，使得其不僅適用于容器、儲罐、槽罐以及有泡沫、氣泡、粘稠液體以及有振動干擾的場合，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量。
計為Ring-11系列音叉液位開關(guān)的工作原理與計為Ring-21音叉液位開關(guān)大致相同，即都是基于懸臂梁的振動原理和檢測叉體浸泡于介質(zhì)時振動頻率變化的設(shè)計原理設(shè)計的。通過采用壓電器件實現(xiàn)叉體的振動驅(qū)動與檢測的。在壓電陶瓷的驅(qū)動下，音叉叉體以一定機械諧振頻率振動。當(dāng)與被測液體發(fā)生接觸，叉體的諧振頻率便會明顯降低，振動頻率的變化，直接反映在壓電檢測器件的輸出信號上，再由檢測電路對該振動頻率的變化進行判別并輸出一個開關(guān)信號。
在測量低點時，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，則儀表會產(chǎn)生報警信號。在測量高點時，當(dāng)叉體接觸到液體介質(zhì)，儀表也會產(chǎn)生報警信號。至于實際應(yīng)用中，是將音叉液位開關(guān)安裝在高點或低點，還是高低點都需安裝，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
但由于實際應(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)在選型時需要重點注意被測介質(zhì)的物理化學(xué)屬性、被測介質(zhì)溫度、防爆類型、探頭長度及安裝方式等幾個方面。
1．被測介質(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，也主要是確認被測介質(zhì)的物理和化學(xué)屬性。
?。?）確認被測介質(zhì)的物理屬性
要達到精準(zhǔn)的測量效果，選型時需要對液體的物理屬性進行確認，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)。計為自動化自主研發(fā)生產(chǎn)的計為Ring-11音叉液位開關(guān)，可測量的最低介質(zhì)密度為0.5g/cm3。計為Ring-21緊湊型音叉液位開關(guān)，可測量介質(zhì)密度低至0.7g/cm3。
（2）確認被測介質(zhì)的化學(xué)屬性
為確保儀表能夠可靠應(yīng)用，在選型時，要確認被測介質(zhì)的化學(xué)屬性，如液體是否具有腐蝕性。并根據(jù)被測介質(zhì)腐蝕性的強弱，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)長時間接觸出現(xiàn)被腐蝕的情況。
2．被測介質(zhì)的溫度
被測介質(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
因為音叉液位開關(guān)的叉體需直接接觸被測介質(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)境的測量。
計為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℃。
（2）環(huán)境溫度
Ring-11音叉液位開關(guān)可測量的環(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
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，因此，在選型購買前，應(yīng)對現(xiàn)場是否具有爆炸危險進行確認，以保證安全的生產(chǎn)環(huán)境，促進作業(yè)效率的提升。
如果需要防爆，應(yīng)確認需要的防爆類型以及防爆等級，比如是本安型還是隔爆型，需要的防爆等級是多少等。計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)是點位接觸測量，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？在采購選型時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場需求來進行選擇。
計為音叉液位開關(guān)特別適合于狹小管道的液位測量，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、電源及信號輸出方式
確認電纜入口的具體規(guī)格；現(xiàn)場電源使用交流還是直流供電；信號輸出采用繼電器還是PNP等。
不同的工況，對于音叉液位開關(guān)參數(shù)的要求各異，這就需要用戶在購買時與廠方就相關(guān)參數(shù)進行認真細致的溝通確認，選擇更適合現(xiàn)場需求的性價比更高的產(chǎn)品，以保證產(chǎn)品在應(yīng)用中的可靠測量。
以上就是對“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（料位計、液位計）等物位測量儀表方面的知識，歡迎關(guān)注微信公眾號：Jiweimeter。
相比不區(qū)分測量對象，固液兩用的傳統(tǒng)音叉料位開關(guān)，計為音叉液位開關(guān)是一種專用于液位測量的控制儀表，能夠更精準(zhǔn)、更可靠地用于液位的測量。深圳計為自動化的音叉液位開關(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，對液位進行可靠測量，本文以計為音叉液位開關(guān)為例，介紹下音叉液位開關(guān)的工作原理和選型要點。
一、音叉液位開關(guān)的工作原理
深圳計為的Ring-11音叉液位開關(guān)的音叉長度僅有40mm，不僅適用于容器、儲罐、槽罐中的液位測量，而且適用于導(dǎo)管的液位測量，尤其適合于有泡沫、氣泡、粘稠液體以及振動干擾的復(fù)雜測量場合，可測量液體的最低密度達0.5g/cm3。該款產(chǎn)品可較好的應(yīng)用于液化天然氣的測量，打破了國外產(chǎn)品對該領(lǐng)域的壟斷，受到用戶的一致好評。
深圳計為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，可測介質(zhì)密度低至0.7g/cm3。計為Ring-21音叉液位開關(guān)的這些參數(shù)和產(chǎn)品特點，使得其不僅適用于容器、儲罐、槽罐以及有泡沫、氣泡、粘稠液體以及有振動干擾的場合，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量。
計為Ring-11系列音叉液位開關(guān)的工作原理與計為Ring-21音叉液位開關(guān)大致相同，即都是基于懸臂梁的振動原理和檢測叉體浸泡于介質(zhì)時振動頻率變化的設(shè)計原理設(shè)計的。通過采用壓電器件實現(xiàn)叉體的振動驅(qū)動與檢測的。在壓電陶瓷的驅(qū)動下，音叉叉體以一定機械諧振頻率振動。當(dāng)與被測液體發(fā)生接觸，叉體的諧振頻率便會明顯降低，振動頻率的變化，直接反映在壓電檢測器件的輸出信號上，再由檢測電路對該振動頻率的變化進行判別并輸出一個開關(guān)信號。
在測量低點時，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，則儀表會產(chǎn)生報警信號。在測量高點時，當(dāng)叉體接觸到液體介質(zhì)，儀表也會產(chǎn)生報警信號。至于實際應(yīng)用中，是將音叉液位開關(guān)安裝在高點或低點，還是高低點都需安裝，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
但由于實際應(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)在選型時需要重點注意被測介質(zhì)的物理化學(xué)屬性、被測介質(zhì)溫度、防爆類型、探頭長度及安裝方式等幾個方面。
1．被測介質(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，也主要是確認被測介質(zhì)的物理和化學(xué)屬性。
?。?）確認被測介質(zhì)的物理屬性
要達到精準(zhǔn)的測量效果，選型時需要對液體的物理屬性進行確認，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)。計為自動化自主研發(fā)生產(chǎn)的計為Ring-11音叉液位開關(guān)，可測量的最低介質(zhì)密度為0.5g/cm3。計為Ring-21緊湊型音叉液位開關(guān)，可測量介質(zhì)密度低至0.7g/cm3。
（2）確認被測介質(zhì)的化學(xué)屬性
為確保儀表能夠可靠應(yīng)用，在選型時，要確認被測介質(zhì)的化學(xué)屬性，如液體是否具有腐蝕性。并根據(jù)被測介質(zhì)腐蝕性的強弱，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)長時間接觸出現(xiàn)被腐蝕的情況。
2．被測介質(zhì)的溫度
被測介質(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
因為音叉液位開關(guān)的叉體需直接接觸被測介質(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)境的測量。
計為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℃。
（2）環(huán)境溫度
Ring-11音叉液位開關(guān)可測量的環(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
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，因此，在選型購買前，應(yīng)對現(xiàn)場是否具有爆炸危險進行確認，以保證安全的生產(chǎn)環(huán)境，促進作業(yè)效率的提升。
如果需要防爆，應(yīng)確認需要的防爆類型以及防爆等級，比如是本安型還是隔爆型，需要的防爆等級是多少等。計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)是點位接觸測量，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？在采購選型時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場需求來進行選擇。
計為音叉液位開關(guān)特別適合于狹小管道的液位測量，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、電源及信號輸出方式
確認電纜入口的具體規(guī)格；現(xiàn)場電源使用交流還是直流供電；信號輸出采用繼電器還是PNP等。
不同的工況，對于音叉液位開關(guān)參數(shù)的要求各異，這就需要用戶在購買時與廠方就相關(guān)參數(shù)進行認真細致的溝通確認，選擇更適合現(xiàn)場需求的性價比更高的產(chǎn)品，以保證產(chǎn)品在應(yīng)用中的可靠測量。
以上就是對“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（料位計、液位計）等物位測量儀表方面的知識，歡迎關(guān)注微信公眾號：Jiweimeter。
（深圳計為自動化技術(shù)有限公司市場部2021年3月25日發(fā)布）
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