投入式液位计实现清洁功能的主要目的是防止传感器表面污垢、沉积物或其他杂质影响测量精度,确保设备长期稳定运行。以下是几种常见的清洁功能实现方式及技术细节:
一、自清洁结构设计
1. 物理刮除机构
设计原理:在传感器膜片周围集成刮板或刷子,通过外部驱动(如电机)或流体动力驱动刮板旋转,物理清除附着物。
应用场景:适用于高粘度介质(如油污、泥浆),例如石油开采中的油水界面测量。
案例:某品牌投入式液位计采用316L不锈钢刮片,耐腐蚀且可替换,刮除频率可通过PLC控制(1-24小时/次)。
2. 流体动力学自清洁
设计原理:利用介质流动产生的剪切力清洁传感器表面。例如,将液位计安装于管道弯头处,利用湍流冲刷膜片。
优化方向:通过CFD仿真优化传感器形状(如流线型外壳),减少污垢附着概率。
二、化学清洗功能
1. 在线清洗系统
组成:集成微型泵、清洗液储罐及喷嘴,定时向传感器喷射清洗剂(如稀盐酸、表面活性剂)。
控制逻辑:通过液位计内置MCU设定清洗周期(如每日凌晨2点启动),清洗时间持续5-10分钟。
注意事项:清洗液需与介质兼容,避免二次污染。
2. 电化学防污
原理:在传感器表面镀导电膜(如铂铱合金),施加微弱电流(<1mA)产生电化学反应,阻止污垢附着。
优势:无机械运动部件,适用于易结垢介质(如海水、循环水)。
能耗:典型功耗<0.5W,可通过太阳能供电。
三、超声波清洁技术
1. 高频振动清洁
原理:在传感器内部集成压电陶瓷片,产生20-40kHz超声波振动,通过介质传递至膜片表面,剥离污垢。
效果:对软质污垢(如藻类、油泥)清除率达90%以上,对硬质污垢(如水垢)需配合化学清洗。
参数设置:振动强度可调(0-100%),避免对膜片造成机械损伤。
四、反吹/反冲洗功能
1. 气体反吹系统
应用:适用于气体介质或可压缩液体(如蒸汽冷凝水)。
操作:通过电磁阀控制压缩空气(0.4-0.6MPa)脉冲反吹,清除膜片表面冷凝水或粉尘。
周期设定:根据工况调整反吹间隔(如每2小时一次,每次持续3秒)。
2. 液体反冲洗
设计:在液位计底部设置反冲洗接口,连接清洁水源(如自来水)。
流程:关闭测量回路→开启反冲洗阀→高压水(0.3MPa)反向冲洗传感器→恢复测量。
耗水量:单次冲洗耗水约1-2L,适用于水资源充足场景。
四、维护注意事项
定期检查:每6个月检查清洁机构磨损情况,更换易损件(如刮板、密封圈)。
介质兼容性:清洗液需与工艺介质兼容,避免腐蚀传感器或污染系统。
能耗管理:对于电池供电设备,清洁功能功耗需控制在总预算的20%以内。
安全规范:在爆炸性环境中,清洁系统需符合ATEX/IECEx防爆认证。
通过上述技术组合,投入式液位计可实现可靠的自动清洁功能,显著延长维护周期(通常可达1-2年),适用于污水处理、食品加工、化工等苛刻工况。