浮筒液位變送器由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維修方便,既可測導(dǎo)電介質(zhì)的液位,也可測非導(dǎo)電介質(zhì)的液位,因此在化工、石油等工業(yè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。但基于浮筒液位變送器的工作原理,要求被測介質(zhì)的密度在整個(gè)工藝流程中保持不變,否則將給儀表帶來誤差。為此,我們在UTD一2型浮筒液位變送器的基礎(chǔ)上加了一套密度補(bǔ)償裝置,解決了被測介質(zhì)因密度變化而而引起的儀表誤差間題。經(jīng)有關(guān)單位使用,效果較好。
一、工作原理：
1.UTD一2型浮筒液位變送器的工作原理工作原理如圖一所示:容器中被測介質(zhì)的液位變化引起液體對浮筒所產(chǎn)生的浮力變化,此浮力的變化使測量彈簧產(chǎn)生變形直到與它平衡為止。而位于差動(dòng)變壓器內(nèi)鐵芯的位移與測量彈簧所產(chǎn)生的變形量相等。因此液位的變化即改變了鐵芯與差動(dòng)變壓器的相對位置,使差動(dòng)變壓器輸出一定的交流毫伏信號傳送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器輸出1
~10mA,DC信號供指示、記錄儀表使用。

液位高度H與浮力F之間的關(guān)系,可按下式計(jì)算:式中D:浮筒的直徑L:浮筒的長度Y.被測介質(zhì)的比重

 Yl:被測介質(zhì)上方氣體的比重一般情況:Y;Ylf_匕式可簡化為F=牛D}yH     任(1)  測量彈簧在浮力F的作用下，其變形量f可按下式計(jì)算:8nD考Gdb(2)式中n}測量彈簧的有效圈數(shù)   D,:彈簧的中徑   d:彈簧鋼絲的的直徑   G.彈簧材料的彈性模數(shù)  式(1)代入式(2)8nDCd4絲AD，Y·H=A·Y·H
  式中A是常數(shù)，與測量彈簧參數(shù)、浮筒結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。  由于差動(dòng)變壓器輸出的差動(dòng)交流毫伏信號與差動(dòng)變壓器內(nèi)的鐵芯位移成正比，轉(zhuǎn)換器線路設(shè)計(jì)成使差動(dòng)交流毫伏信號與輸出的0-r10mA}DC信號成正比。
 所以下式成立 I=B·Y·H(4)式中I:轉(zhuǎn)換器輸出電流  B:與浮筒結(jié)構(gòu)尺寸、測量彈簧參數(shù)、差動(dòng)變壓器、轉(zhuǎn)換器電路的參數(shù)有關(guān)。一旦設(shè)計(jì)定型，B為常數(shù)。
  根據(jù)式(4)可知:如果被測介質(zhì)密度在整個(gè)工藝流程中不變，則I與H成正比，該儀表即為液位計(jì);如果H不變，則I與Y成正比，該儀表即為密度計(jì)。所以浮筒式液位變送器略經(jīng)修改即可用于測量被測介質(zhì)的密度。值得注意的是:如果H與丫同時(shí)變化，儀表則不能使用。
  2.帶有密度補(bǔ)償裝置的浮筒液位變送器的工作原理  如圖二所示:在裝有UTD-22型浮筒液位傳感器的設(shè)備上再裝一套密度補(bǔ)償裝里。.該裝置實(shí)質(zhì)上是一套浮筒密度傳感器。
除了浮筒尺寸不同外，其它均與浮筒液位傳感器相同。對密度補(bǔ)償裝置浮筒的要求是，當(dāng)被測介質(zhì)液位在“零”位時(shí)，浮筒仍能全部浸沒在被測介質(zhì)里，當(dāng)被測介質(zhì)的密度為***大密度時(shí)，被測介質(zhì)對浮筒應(yīng)能產(chǎn)生一定的浮力。在該型儀表中，浮力應(yīng)不小于200克。

  根據(jù)式(4):液位變送器的輸出電流I,=B,"y"H，密度補(bǔ)償裝置輸出電流L是密度補(bǔ)償裝置浮筒的長度)。經(jīng)除法器后，除法器的輸出電流I為:)式(5)中的C等于KB,LB:，是常數(shù)，所以I與H成正比而與被測介質(zhì)密度無關(guān)。
  二、儀表的標(biāo)定  配制各種不同密度的被測介質(zhì)需花費(fèi)大量的人力物力，為此采用模擬辦法進(jìn)行標(biāo)定。  1.對液位傳感器  根據(jù)式(1)，在浮筒尺寸、被測介質(zhì)***大密度、被測介質(zhì)***大液位變化范圍已定的條件下，計(jì)算出被測介質(zhì)在***大密度、***高掖位時(shí)對浮筒產(chǎn)生的***大浮力Ftmas。用天平稱一重量W:一:等于F,o。二，稱另一重量W:一:等于浮筒的重量減去重量W:一:。用W,_，加W,_:代替浮筒，當(dāng)把W,_,,W,.$均掛在傳感器上，表示被測液位在“零”位;當(dāng)只掛上W:一:，表示被測液位在“滿”位，如果再稱10個(gè)W,一，/10，則每一個(gè)重量表示液位變化為***大變化的7.000  2.對密度補(bǔ)償裝置  同樣根據(jù)式(1)，在浮筒尺寸、***大密度已定的條件下，計(jì)算出被測介質(zhì)在***大密度下對浮筒產(chǎn)生的***大浮力FZm。二。用天平稱一重量Wz_:等于F:二.二，稱另一重量Wz_z等于浮筒的重量減去重量W:一，。同樣用W:一，加W2一:代替密度補(bǔ)償裝置的浮筒，當(dāng)把Wz_:和WZ_2均掛上時(shí)，表示密度為“零”，當(dāng)只掛上W2-2時(shí)，表示被測介質(zhì)密度為***大值。再稱十個(gè)W:一:/10重量，則每一個(gè)重量表示密度變化為***大密度的10000  3.與轉(zhuǎn)換器配套的調(diào)整  在液位傳感器上，不掛浮筒，分別掛上重量W:一，加W，一:及W:一:，調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)換器.使輸出電流I:分別為。及10mA,DCo  在密度補(bǔ)償裝置上，不掛浮筒，分別掛上重量W:一，加W:一:及W2-2，調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)換器，使輸出電流I:分別為。及10mA,DCo  把I，和I:輸入到除法器，保持I:為10mA,DC不變，使I:分別為。及10mA,DC,調(diào)整除法器的輸出電流I，使其分別為。及1.0m1.DCoI即為不受密度影響的被測液位指示值。而I:即為被測介質(zhì)密度的指示值。
  三、實(shí)測教據(jù)  要求:被測介質(zhì)液位變化為2500mm，當(dāng)被測介質(zhì)在工藝流程中密度從1,2g}cm，變到1,5g/cm’時(shí)’，不影響被測液位的指示值。  經(jīng)設(shè)計(jì):補(bǔ)償裝置的浮筒直徑為40mm.長度為300mm，實(shí)測浮筒重量為816.4g，計(jì)算得W2一:為565,28,W:一2為251.28;液位傳感器的浮筒直徑為27mm，長度為2600mm，實(shí)測浮筒重量為2963,48，計(jì)算得W:一:為2132,38, W:一z為831.Igo  按二對儀表調(diào)整后，測得以下數(shù)據(jù):

  從以上數(shù)據(jù)可知，當(dāng)被測介質(zhì)密度由1,5g/cm“變到1,2g/cm“時(shí)，儀表的***大誤差不超過1%。