浮筒液位变送器的密度补偿装置
浮筒液位变送器由于其结构简单、工作可靠、维修方便,既可测导电介质的液位,也可测非导电介质的液位,因此在化工、石油等工业方面得到了广泛的应用。但基于浮筒液位变送器的工作原理,要求被测介质的密度在整个工艺流程中保持不变,否则将给仪表带来误差。为此,我们在UTD一2型浮筒液位变送器的基础上加了一套密度补偿装置,解决了被测介质因密度变化而而引起的仪表误差间题。经有关单位使用,效果较好。
一、工作原理：
1.UTD一2型浮筒液位变送器的工作原理工作原理如图一所示:容器中被测介质的液位变化引起液体对浮筒所产生的浮力变化,此浮力的变化使测量弹簧产生变形直到与它平衡为止。而位于差动变压器内铁芯的位移与测量弹簧所产生的变形量相等。因此液位的变化即改变了铁芯与差动变压器的相对位置,使差动变压器输出一定的交流毫伏信号传送到转换器。转换器输出1
~10mA,DC信号供指示、记录仪表使用。
液位高度H与浮力F之间的关系,可按下式计算:
式中D:浮筒的直径L:浮筒的长度Y.被测介质的比重
Yl:被测介质上方气体的比重一般情况:Y;Ylf_匕式可简化为F=牛D}yH 任(1) 测量弹簧在浮力F的作用下，其变形量f可按下式计算:8nD考Gdb(2)式中n}测量弹簧的有效圈数 D,:弹簧的中径 d:弹簧钢丝的的直径 G.弹簧材料的弹性模数 式(1)代入式(2)8nDCd4丝AD，Y·H=A·Y·H
式中A是常数，与测量弹簧参数、浮筒结构尺寸有关。 由于差动变压器输出的差动交流毫伏信号与差动变压器内的铁芯位移成正比，转换器线路设计成使差动交流毫伏信号与输出的0-r10mA}DC信号成正比。
所以下式成立 I=B·Y·H(4)式中I:转换器输出电流 B:与浮筒结构尺寸、测量弹簧参数、差动变压器、转换器电路的参数有关。一旦设计定型，B为常数。
根据式(4)可知:如果被测介质密度在整个工艺流程中不变，则I与H成正比，该仪表即为液位计;如果H不变，则I与Y成正比，该仪表即为密度计。所以浮筒式液位变送器略经修改即可用于测量被测介质的密度。值得注意的是:如果H与丫同时变化，仪表则不能使用。
2.带有密度补偿装置的浮筒液位变送器的工作原理 如图二所示:在装有UTD-22型浮筒液位传感器的设备上再装一套密度补偿装里。.该装置实质上是一套浮筒密度传感器。
除了浮筒尺寸不同外，其它均与浮筒液位传感器相同。对密度补偿装置浮筒的要求是，当被测介质液位在“零”位时，浮筒仍能全部浸没在被测介质里，当被测介质的密度为***大密度时，被测介质对浮筒应能产生一定的浮力。在该型仪表中，浮力应不小于200克。
根据式(4):液位变送器的输出电流I,=B,"y"H，密度补偿装置输出电流L是密度补偿装置浮筒的长度)。经除法器后，除法器的输出电流I为:)式(5)中的C等于KB,LB:，是常数，所以I与H成正比而与被测介质密度无关。
二、仪表的标定 配制各种不同密度的被测介质需花费大量的人力物力，为此采用模拟办法进行标定。 1.对液位传感器 根据式(1)，在浮筒尺寸、被测介质***大密度、被测介质***大液位变化范围已定的条件下，计算出被测介质在***大密度、***高掖位时对浮筒产生的***大浮力Ftmas。用天平称一重量W:一:等于F,o。二，称另一重量W:一:等于浮筒的重量减去重量W:一:。用W,_，加W,_:代替浮筒，当把W,_,,W,.$均挂在传感器上，表示被测液位在“零”位;当只挂上W:一:，表示被测液位在“满”位，如果再称10个W,一，/10，则每一个重量表示液位变化为***大变化的7.000 2.对密度补偿装置 同样根据式(1)，在浮筒尺寸、***大密度已定的条件下，计算出被测介质在***大密度下对浮筒产生的***大浮力FZm。二。用天平称一重量Wz_:等于F:二.二，称另一重量Wz_z等于浮筒的重量减去重量W:一，。同样用W:一，加W2一:代替密度补偿装置的浮筒，当把Wz_:和WZ_2均挂上时，表示密度为“零”，当只挂上W2-2时，表示被测介质密度为***大值。再称十个W:一:/10重量，则每一个重量表示密度变化为***大密度的10000 3.与转换器配套的调整 在液位传感器上，不挂浮筒，分别挂上重量W:一，加W，一:及W:一:，调节其转换器.使输出电流I:分别为。及10mA,DCo 在密度补偿装置上，不挂浮筒，分别挂上重量W:一，加W:一:及W2-2，调节其转换器，使输出电流I:分别为。及10mA,DCo 把I，和I:输入到除法器，保持I:为10mA,DC不变，使I:分别为。及10mA,DC,调整除法器的输出电流I，使其分别为。及1.0m1.DCoI即为不受密度影响的被测液位指示值。而I:即为被测介质密度的指示值。
三、实测教据 要求:被测介质液位变化为2500mm，当被测介质在工艺流程中密度从1,2g}cm，变到1,5g/cm’时’，不影响被测液位的指示值。 经设计:补偿装置的浮筒直径为40mm.长度为300mm，实测浮筒重量为816.4g，计算得W2一:为565,28,W:一2为251.28;液位传感器的浮筒直径为27mm，长度为2600mm，实测浮筒重量为2963,48，计算得W:一:为2132,38, W:一z为831.Igo 按二对仪表调整后，测得以下数据:
从以上数据可知，当被测介质密度由1,5g/cm“变到1,2g/cm“时，仪表的***大误差不超过1%。