浮球式液位控制器的使用范圍很廣泛，無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)還是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、民用領(lǐng)域都有很普遍的使用。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，維護(hù)方便的諸多優(yōu)點(diǎn)，在電廠生產(chǎn)中應(yīng)用也很廣泛，它是一種用于檢測(cè)與控制液位變化的限位報(bào)警裝置，基原理也浮球式液位計(jì)一樣，是利用阿基米德的浮力原理，在浮球因?yàn)楦×ψ饔米錾舷逻\(yùn)動(dòng)時(shí)，接線盒內(nèi)的磁簧開(kāi)關(guān)受到臂端拉桿影響而進(jìn)行“NC" (常閉)接點(diǎn)與“NO" (常開(kāi))接點(diǎn)之互換，從而輸出液位高低的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，然后再帶動(dòng)其他連鎖動(dòng)作。浮球液位控制器可以做到很穩(wěn)定可靠的液位測(cè)量控制效果，所以在許多的火力發(fā)電廠中常用其控制敞開(kāi)或承壓容器內(nèi)的水、油等介質(zhì)的液位。一般情況下，大多數(shù)安裝方法均是按理想狀態(tài)(4℃時(shí)純水)進(jìn)行安裝，從而忽略了雖然液面高度相同，但不同介質(zhì)密度的不同對(duì)浮球液位控制器內(nèi)浮球產(chǎn)生的浮力大小不同這一點(diǎn)，也就使得報(bào)警值產(chǎn)生了誤差。這也是本文主要介紹的內(nèi)容。
本文是闡述的是在安裝浮球液位控制器時(shí)，要充分考慮到測(cè)量介質(zhì)的物理特性對(duì)于浮球高度的影響，通過(guò)物理學(xué)和力學(xué)原理，運(yùn)用參照物的方法計(jì)算出在盛油或其他介質(zhì)的容器上安裝液位控制器及理想狀態(tài)下(4℃純水)安裝的偏差值，從而大大減小了舊方法在安裝浮球液位控制器時(shí)所產(chǎn)生的誤差
當(dāng)液面高度相同時(shí)，根據(jù)公式F=ρgV，其中ρ為介質(zhì)密度，g為重力加速度，V為容器內(nèi)介質(zhì)的體積。由此可得知，當(dāng)介質(zhì)密度越大時(shí)，浮力F就越大(物理學(xué)上通常假設(shè)溫度在4℃時(shí)純水的密度大)，反之就越小。如圖1所示，兩個(gè)相同容器的浮球液位控制器裝在同一個(gè)高度。裝有4℃時(shí)純水的容器達(dá)到報(bào)警位置H (假設(shè)H為由介質(zhì)工況而設(shè)定的報(bào)警高度)發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)，而裝有油或其他介質(zhì)的容器卻沒(méi)有報(bào)警，但是容器內(nèi)的液面高度確實(shí)已經(jīng)達(dá)到報(bào)警線了。
二、解決方法
產(chǎn)生圖1中現(xiàn)象的原因是什么呢?原因就是因?yàn)橛捎诮橘|(zhì)密度的不同，造成浮球浸入介質(zhì)中的高度h不同。圖1中，安裝在純水容器上的浮球液位控制器的浮球由于受浮力的作用推動(dòng)連桿達(dá)到l1的距離，觸動(dòng)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生了報(bào)警，而裝在盛油或其他介質(zhì)容器上的液位控制器的浮球由于液體介質(zhì)密度小而浸入介質(zhì)中一定的高度h，還沒(méi)能達(dá)到帶動(dòng)連桿報(bào)警的位置。只有當(dāng)盛有油或其他介質(zhì)的容器中液面再升高h(yuǎn)時(shí)，液位控制器才報(bào)警，顯然，此時(shí)液體已經(jīng)高出盛水容器中液體的高度了。因此，雖然兩個(gè)容器液面高度相同，但因?yàn)槭芙橘|(zhì)密度的影響，得到的結(jié)果是不同的。在安裝浮球液位控制器時(shí)，如果不考慮所測(cè)介質(zhì)的密度勢(shì)必造成報(bào)警信號(hào)值產(chǎn)生誤差h。如何避免這個(gè)誤差，使得液面高度一樣時(shí)，兩個(gè)浮球液位控制器同時(shí)報(bào)警呢?
如圖2所示:
圖2中，將裝在油或其他介質(zhì)容器上的浮球液位控制器向下調(diào)整h高度后，我們就可以得到兩種不同的介質(zhì)在液面達(dá)到同一高度時(shí)同時(shí)報(bào)警的效果了。
由以上兩圖可以得出，產(chǎn)生誤差值h的主要原因就是因?yàn)閮煞N介質(zhì)具有不同的密度，如果想得到*的報(bào)警信號(hào)，就必須克服這個(gè)誤差，但是如何得到h這個(gè)誤差值呢?仍按圖1中的安裝方法安裝，我們可以想象一下，當(dāng)兩個(gè)容器的浮球達(dá)到報(bào)警位置的瞬間，假設(shè)此時(shí)兩個(gè)容器內(nèi)的介質(zhì)密度分別為ρ1和ρ2，兩個(gè)浮球受力分別是F1、F2，液面高度分別為H1、H2。根據(jù)力學(xué)原理，報(bào)警瞬間兩個(gè)浮球受到兩種介質(zhì)給予的浮力是相同的，即F1=F2(如圖3所示)。
根據(jù)公式:盛水容器浮球液位控制器的浮球受浮力F1=ρ1gV1盛油或其他介質(zhì)控制器浮球受浮力F2=ρ2gV2
即:ρ1gV1=ρ2gV2得到:ρ1×容器底面積×H1=ρ2×容器底面積×H2又因?yàn)?H2=H1+h，代入上式得:h= (ρ1×H1-ρ2×H1)/ρ2(1)
根據(jù)介質(zhì)比重的兩個(gè)定義:介質(zhì)比重∫ =介質(zhì)重量G/介質(zhì)體積V和介質(zhì)密度與4℃純水密度之比，介質(zhì)重量G=介質(zhì)密度ρ×g×V，計(jì)算得出:ρ2/ρ1=ρ2×g，即得出:ρ1= 1/g，代入式(1)，從而得到: h= (H1/g-ρ2×H1)/ρ2(2)
由式(2)我們可以看出，g為一個(gè)常數(shù)， H1為給定的介質(zhì)工況設(shè)定值，我們只要知道所測(cè)介質(zhì)的密度ρ2就可以求出誤差值h。
圖3
得出h后，我們?cè)诎惭b浮球液位控制器時(shí)，只要將控制器上的上升限、下降限觸發(fā)線對(duì)準(zhǔn)比工況設(shè)定值低h的地方，即可避免誤差值h。當(dāng)然，測(cè)量誤差是不能避免的，我們所用到的參照物——— 4℃時(shí)的純水也是理想狀態(tài)下密度大，但實(shí)際上浮球也會(huì)少許浸入其中，上述方法只是大大減小了測(cè)量誤差。
三、總結(jié)
質(zhì)量是百年大計(jì)。采用此方法安裝浮球液位控制器后，使其測(cè)量的準(zhǔn)確度一直保持在較高的水平，保證了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少了機(jī)組由于報(bào)警信號(hào)測(cè)量不準(zhǔn)而發(fā)生誤動(dòng)的次數(shù)，使公司熱控施工處獲得了良好的質(zhì)量信譽(yù)。
