硝酸銨溶液是一種生產(chǎn)炸藥的原料，儲存要求較為嚴格，貯罐的液位測量為貯罐內硝酸銨溶液的分層保溫、余料監測、生產(chǎn)投料提供了液位數據。由于硝酸銨澄澈具有腐蝕性和易結晶的特點(diǎn)，如果經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的不保溫和不攪拌的情況，采用插入式壓力液位變送器則會(huì )產(chǎn)生在貯罐底的 嚴重結晶現象，隔離膜片也常常會(huì )被結晶體抱死，即便是后來(lái)長(cháng)時(shí)間的保溫仍未能正常工作，給生產(chǎn)監控以及槽罐車(chē)的正常卸料造成了影響，在影響工藝生產(chǎn)的同時(shí)也大大增加了儀表的維護工作。。因此，筆者通過(guò)對現有液位測量技術(shù)的對比，尋找一種有效的硝酸銨溶液液位測量應用方法，盡量減少因液位測量不真實(shí)而對硝酸銨溶液應用系統造成的影響。針對這一問(wèn)題，通過(guò)對比幾種液位儀在硝酸銨溶液貯罐中的使用情況，總結出一種適合測量硝酸銨溶液貯罐液位的磁致伸縮式液位儀，并應用于上杭新建硝酸銨溶液貯罐的液位測量。
1.1壓力變送式液位儀

常用的硝酸銨貯罐多采用壓力式液位變送器，它是一種直接測量液體壓力，通過(guò)信號轉換輸出的液位變送器。
插人式變送器的壓力隔離膜片直接與被測
介質(zhì)接觸，連通入高壓室；低壓室壓力采用大氣壓或真空，作用在S元件（即敏感元件）的兩側隔離膜片上，通過(guò)隔離膜片和元件內的填
充液傳送到測量膜片兩側。壓力式液位測量原理圖如圖1所示，當貯罐內有硝酸銨溶液時(shí)，隔離膜片受其液面壓力，由變送器輸出電流信號。根據流體靜力學(xué)原理，換算出液位或物料重量信息。
優(yōu)點(diǎn)：工業(yè)壓力式液位變送器的技術(shù)成熟，廣泛應用于工藝領(lǐng)域。轉換精度高，通過(guò)隔離膜片，能測量較高溫度的液體。
缺點(diǎn)：壓力式液位變送器因其測量原理，必須安裝在貯罐底部。一旦硝酸銨溶液的溫度下降，溶液C罐底部出現大量結晶。硝酸銨溶液結晶后，插人的隔離膜片被硝酸銨結晶包裹，受到結晶晶體的應力，出現壓力超量程的情況，不能真實(shí)反映出硝酸銨貯罐的液位情況。同時(shí)硝酸銨溶液底部結晶不易溶化，為生產(chǎn)投料及安全控制帶來(lái)了不少的麻煩。
1.2磁性浮子液位儀
硝酸銨溶液生產(chǎn)企業(yè)里多數使用磁性浮子防爆型磁翻板液位計，防爆型磁翻板液位計根據浮力原理和磁性耦合作用研制而成，如圖2所示。

當被測容器中的液位升降時(shí)，防爆型磁翻板液位計本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內的永久磁鋼通過(guò)磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅動(dòng)紅、白翻柱翻轉180°，當液位上升時(shí)翻柱由白色轉變?yōu)榧t色，當液位下降
時(shí)翻柱由紅色轉變?yōu)榘咨?，指示器的紅白交界處為容器內部液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現液位清晰的指示。當加上磁性行程開(kāi)關(guān)后，可轉換為位置量測量信號，用以輸出標準電信號，供控制系統使用。
優(yōu)點(diǎn)：測量直接可觀(guān)，且價(jià)格便宜。
缺點(diǎn)：安裝較復雜，需加裝連通管，上下法蘭面要求在同一垂直平面內，防爆型磁翻板液位計下端應略高于罐體下法蘭口。應用于硝酸銨貯罐，因磁翻轉防爆型磁翻板液位計需通過(guò)連通容器將被測介質(zhì)導引入，一旦硝酸銨溶液結
晶將不能導通測量室內的液位。因此，不適用于硝酸銨溶液忙罐。
1.3超聲波液位儀
超聲波液位儀（見(jiàn)圖3)工作原理是由超聲波換能器（探頭）發(fā)出高頻脈沖聲波，遇到被測物位（物料）表面被反射折回，反射回波被換能器接收轉換成電信號。
聲波的傳播時(shí)間與聲波的發(fā)出到物體表面的距離成正比。聲波傳輸距離與聲速和聲傳輸時(shí)間的關(guān)系可用公式表亦：
S=c • T/2
(1)式中，s為聲波傳輸距離；c為聲速；r為聲波傳輸時(shí)間。
探頭部分發(fā)射出超聲波，然后被液面反射，探頭部分再接收，通過(guò)信號處理，超聲波變送器輸出標準電信號給控制系統。
優(yōu)點(diǎn)：由于超聲波液位儀在測量物位時(shí)，與被測介質(zhì)不接觸，同時(shí)為全密閉防腐結構，因此對于黏稠的、腐蝕性的、渾濁的等各種液體的液位測量，效果*佳。工作可靠，在惡劣的工作環(huán)境中仍能正常
使用。安裝簡(jiǎn)便，可在罐頂直接拆裝。使用周期長(cháng)，免維護。
缺點(diǎn)：由于溫度對聲速具有影響，所以測得的液位也受到溫度影響。并且硝酸銨溶液貯罐內溫度較高，貯罐罐頂溫度低，硝酸銨受冷容易凝結在儀表的發(fā)射頭及接收頭處，影響儀表的正常測量。

1.4雷達液位儀
雷達液位儀與超聲波液位儀原理相似，是通過(guò)雷達技術(shù)的應用來(lái)實(shí)現液位測量功能的一種新型的液位儀表。通過(guò)發(fā)射能量*低的*短微波脈沖信號，配合天線(xiàn)系統對反射回信號的接收，實(shí)現判斷液面高度的目的。
缺點(diǎn)：同樣因探頭安裝在貯罐頂部，容易被硝酸銨結晶包裹，影響儀表的正常測量。
1.5磁致伸縮液位儀
磁致伸縮液位儀（見(jiàn)圖4)，是近十年來(lái)隨著(zhù)單片機及復雜可編程邏輯器件技術(shù)發(fā)展而被廣泛使用的一
種高精度液位測量?jì)x表。其通過(guò)內部非接觸式的測控技術(shù)精確地檢測活動(dòng)磁環(huán)的絕對位置來(lái)測量被檢測產(chǎn)品的實(shí)際位移值的，且作為確定位置的活動(dòng)磁環(huán)和敏感元件并無(wú)直接接觸，因此可應用在*惡劣的工業(yè)環(huán)境中，不易受油潰、溶液、塵?；蚱渌廴镜挠绊?。

磁致伸縮式液位儀是利用磁致伸縮原理，通過(guò)兩個(gè)不同磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應變脈沖信號來(lái)準確地測量位置的。測量元件是一根波導管，波導管內的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成。
測量過(guò)程是由測量頭中的脈沖發(fā)射電路不斷向波導管發(fā)射詢(xún)問(wèn)電流脈沖，該電流產(chǎn)生周向磁場(chǎng)并沿波導管傳播，與磁浮子形成的軸向磁場(chǎng)相交時(shí)矢量疊加，形成螺旋磁場(chǎng)。在該磁場(chǎng)作用下，波導管發(fā)生磁致伸縮效應而產(chǎn)生波導扭曲，該應變波以超聲波速沿波導管向兩端傳播，當傳回測量頭一端時(shí)，基于逆磁致伸縮效應，通過(guò)回波接收線(xiàn)圈轉換為電脈沖。
由于電流以光速傳遞，從發(fā)射端到磁浮子之間電流傳遞時(shí)間可忽略不計，因此測出發(fā)射電脈沖與返回應變脈沖之間的時(shí)間間隔，即可得到浮子距檢測零點(diǎn)的距離fc，實(shí)現液位檢測。這個(gè)過(guò)程是連續不斷的，所以，每當磁浮子隨液位移動(dòng)時(shí)，新的液位就被檢測出來(lái)，其防爆型磁翻板液位計算方法如下：
h = Tv (2)
H 二 L-Tv (3)
式中，好為液位；L為罐高；r為時(shí)差；〃為應變波傳播速度。
缺點(diǎn)：磁浮子的活動(dòng)阻力不應過(guò)大，因此不能測量高黏度液體和泥漿；天線(xiàn)浸在被測液體或其飽和汽體中工作，不適用于有壓、自聚、有毒、高黏度液體的測量。浮子沿著(zhù)波導管外的護導管上下移動(dòng)，有時(shí)會(huì )被卡住。
優(yōu)點(diǎn)：磁致伸縮式液位儀是通過(guò)移動(dòng)磁性浮球的位置來(lái)測量的，而磁性浮球始終處于液面的頂端。因
此，在硝酸鞍溶液貯罐的液位測量中，即使硝酸銨溶液因未加熱保溫出現結晶，其液面位置仍正確可靠。因此，將磁致伸縮式液位儀應用于上杭分公司新建的硝酸銨溶液貯罐控制系統中。
2、液位測量?jì)x的選用
通過(guò)對現有液位測量方法應用于硝酸銨溶液的測量中存在的優(yōu)勢及弊端來(lái)分析，發(fā)現磁致伸縮式液位儀具有較突出的優(yōu)勢，隔離了活動(dòng)元件與測量元件，能適應惡劣的工作環(huán)境，在硝酸銨溶液It罐控制系統中可以正常使用，能夠滿(mǎn)足預期的測量效果。
2.1磁致伸縮式液位儀的選用
上杭新建硝酸銨溶液貯罐控制系統的基本情況為：貯存易結晶，易腐蝕的濃溶液，溶液溫度在110 ~130T，質(zhì)量分數為91% ~93%。因此，在選用磁致伸縮式防爆型磁翻板液位計時(shí)，除了需要考慮工作壓力、工作溫度、防爆、防腐等要求和所測量的液面變化范圍外，還要根據密度選擇合適的浮子規格、尺寸、材質(zhì)。筆者選用了美國的MTS液位傳感器。
2.2磁致伸縮傳感器的安裝
使用的硝酸銨溶液C罐為直徑4m、高4m的不鋼銹貯罐，在頂部開(kāi)口，以法蘭安裝MTS液位傳感器。其安裝示意圖如圖5所示。

硝酸銨溶液貯罐的液位信號加入了硝酸銨溶液應用控制系統中，給控制系統的分層保溫、液位顯示、余料監測、生產(chǎn)投料提供了貯罐液位的數據。MTS液位傳感器自帶變送輸出，其與控制系統連接如圖6所示。
2.3磁致伸縮傳感器的調試、使用
MTS的磁致伸縮式液位儀為法蘭安裝，貯罐罐頂已留有預留孔。安裝時(shí)，調試過(guò)程簡(jiǎn)單，只需通過(guò)調試測量頭上的智能型儀表，標定上、下限液位數據后即可。輸出的標準信號4 ~ 20mA通過(guò)隔離光柵直接與PLC的模數轉換模塊相連。
貯罐剛投入使用時(shí)，出現液位指示有時(shí)不變，經(jīng)分析主要原因是浮子和測桿之間的間隙太小，硝酸銨溶液的密度較大，表面張力也較大，導致液面下降時(shí)浮子掛在桿子上。后與廠(chǎng)商聯(lián)系，通過(guò)更換較大內徑的磁性浮球后，此現象消除，測量要求得到了滿(mǎn)足。
經(jīng)過(guò)近三個(gè)月的使用情況追蹤，確定貯罐液位精密計量的精確度可達1mm，并且輸出信號穩定，無(wú)誤檢測情況，為JC罐控制系統的穩定運行帶來(lái)了可靠的液位檢測。同時(shí)安裝簡(jiǎn)單、可靠性離、無(wú)需日常維護。需特別注意的是，因工業(yè)炸藥用硝酸銨溶液的密度較大（1.42g/cm3),具有腐蝕性，因此選擇了特殊結構的界面浮子，以適用于硝酸銨溶液。

3、結論
上杭乳化新線(xiàn)硝酸銨溶液C罐防爆型磁翻板液位計的設計及實(shí)際運行結果表明：磁致伸縮式液位儀用于測量易結晶的硝酸銨溶液是成功的。磁致伸縮式液位儀有效地將敏感元件與惡劣的工作狀況相分隔，保證了液位測量的高精度、高可靠性，且具有穩定性好、溫度漂移小等優(yōu)點(diǎn)。其在液位檢測技術(shù)中的優(yōu)勢，將促使它在化工應用行業(yè)中有著(zhù)廣闊的應用前景。