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氮氣儲罐液位計工作原理及在液肥中應(yīng)用案例
液位測量是工業(yè)生產(chǎn)重要的環(huán)節(jié),尤其在大量使用液體容器的紅工及石油企業(yè),液位測量有兩種,包括液位信號器和連續(xù)液位測量。其區(qū)別在于,液位信號器是對幾個固定位置的液位進行測量,用于液位的上、下限報警等;而連續(xù)液位測量是對液位連續(xù)地進行測量,廣泛應(yīng)用于農(nóng)田灌溉、定量施量、高爐沖渣水位測量、環(huán)境監(jiān)測等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,具有非常重要的意義。在實際安裝與使用中,液位信號器具體為開關(guān)量信號裝置,而連續(xù)液位測量則可以液位顯示器來觀測。目前,對液位測量的精度要求不僅愈來愈高,且需要測量儀能夠適應(yīng)一些特殊環(huán)境,如高溫、高壓、強放射性及強腐蝕性等條件。液態(tài)肥因其生產(chǎn)費用低、肥效高、易吸收、節(jié)支增產(chǎn)效果顯著及施用過程中可以根據(jù)需要加入土壤所缺少的植物營養(yǎng)兒素等優(yōu)勢迅速得到了廣泛應(yīng)用。而變量施肥作為精準農(nóng)業(yè)的重要部分,其技術(shù)基礎(chǔ)就是對液肥液位的精準控制。目前市場上,液位控制系統(tǒng)大致可分為以下兩種:
1)機械式控制系統(tǒng)。機械式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉;但這種控制裝置故障多、誤動作多,且只能單獨控制,與計算機進行通信較難實現(xiàn)。
2)交流調(diào)壓/變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過安裝在水泵出口管道上的壓力傳感器,把出口壓力變成標準土業(yè)電信號的模擬信號,經(jīng)過前置放大、多路切換、A/D變換成數(shù)字信號傳送到單片機,經(jīng)單片機運算與給定量的比較,進行PID運算,得出調(diào)節(jié)參量;經(jīng)由D/A變換給調(diào)壓/變頻調(diào)速裝置輸入給定端,控制其輸出電壓變化,來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速,以達到控制水位的目的。
本文以液態(tài)施肥機為依托,針對一定體積的液肥進行液位試驗,通過以氮氣儲罐液位計為主要硬件資源設(shè)計硬件電路,畫出相應(yīng)的軟件流程圖進行測試。數(shù)據(jù)分析驗證表明:該傳感器在液肥液位測量中安裝維護方便,能適應(yīng)液肥這種特殊環(huán)境,其容量和液位高度的測量誤差也滿足實際要求。
系統(tǒng)工作原理及組成
微壓式液位計采用的是壓力敏感兒件實現(xiàn)力電轉(zhuǎn)換。傳感器的液位量程是0一1.3m,且這段量程液位所對應(yīng)的深度約合壓力相比其他要小很多,因而稱其為“微壓式”。本系統(tǒng)是所選的正是微壓式傳感器,它將液位信號轉(zhuǎn)換為4 -20mA標準電信號輸出。
若設(shè)所測液體密度為P,液位高度為h,大氣壓為Po,重力加速度為g,則液體所受壓力P=pgh + p}。這時,為抵消大氣壓力變化所帶來的測量誤差,傳感器變送器部分采用導氣電纜將大氣壓力P。引入敏感兒件的負壓腔,進而使P = Pgh。顯然,若已知液體密度,通過測取壓力P就可換算出相應(yīng)的液位高度。
1.2氮氣儲罐液位計選型
對液位的測量選用凱銘儀表有限公司生產(chǎn)的JY500系列。其基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理,再將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號,實現(xiàn)非電量到電量的變換,利用這一特性來完成對液位的測量。主要技術(shù)參數(shù)如下:量程1.3m,精度0. 5 % Fs,電壓18一36VDC輸出4一20 mA o
其優(yōu)點包括:
①能實時測量罐內(nèi)各點液位;
②直流4一20 mA標準電流信號輸出;
③密封性好,測量元件不與液肥直接接觸,避免了液肥對兒件的腐蝕。
結(jié)論
靜壓氮氣儲罐液位計的液肥檢測系統(tǒng),可以動態(tài)地顯示液位及容量的變化,實用性較強,且成本低廉。在隨機的測量試驗中,節(jié)省了人力及物力,同時也提高了檢測的效率。該氮氣儲罐液位計體積小巧、使用方便、維護成本不高,優(yōu)十其他如超聲波傳感器。試驗數(shù)據(jù)分析表明:該微壓傳感器性能指標能滿足較高精度要求的測量,為液肥播種機的進一步智能化奠定了一定的實踐基礎(chǔ),對其它的液位測量也具有較好的借鑒作用。