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上海自动化仪表五厂简介

磁浮子液位计是发酵罐液位测量和控制的理想选择

来源:作者:上海自动化仪表五厂发表时间:2018-11-13 10:14:18

     发酵罐是制药行业制造和研究设施的重要组成部分。新活性成分和药物的起始原料在生物反应器中生产。为了使细胞按预期生长和繁殖,必须最佳地提供营养物和氧气,它们通过搅拌器均匀分布。

 
    该过程影响罐中的液位测量,因为不同介质的混合物导致不均匀的密度模式。此外,发酵罐中的液体含有蛋白质,这使得在表面上形成相对稳定的泡沫。鉴于那里普遍存在的媒体条件,非接触式物位测量仪器很快就会遇到极限。由于密度差异,使用潜水式压力传感器的水压测量方法是不合适的。雷达原理,甚至引导版本,都不能完全排除对泡沫的反应,这意味着水箱中的实际水平无法毫无疑问地确定。
 
    总在最前面
    带浮子的磁浮子液位计既不受发泡影响,也不受电导率或介电常数的影响。它们同样适用于连续和基于点的极限水平检测。测量系统的基本设计是相同的:带有内管和磁铁的浮子根据液位在导管上移动。当其脉冲转换为4-20 mA,现场总线或HART输出信号时,浮子用作信号发送器。
 
    磁浮子液位计可以设计成通过压载和计算标称密度始终保持在液体的实际表面上。其形状取决于压力:建议在较高压力下使用浮球,而在低压下圆柱几何形状更好。因此,浮子可以根据发酵罐中的过程和介质条件单独调节。
 
    测量原理
    在基于浮动的连续液位测量方法中有两种不同的系统:磁致伸缩和簧片链。在前一种情况下,由磁致伸缩材料制成的导线固定在水平传感器的导管中。电流脉冲产生圆形磁场,扭曲电线。带有永久磁铁的磁浮子液位计标志着液位。两个磁场的相互作用在导线中产生机械波,其通过传感器外壳中的压电陶瓷拾取器转换成电输出信号。
 
    磁致伸缩水平测量可实现0.1%的精度。该原理同时允许1毫米的分辨率。因此,磁致伸缩水平磁浮子液位计特别适用于需要高精度的应用。这主要适用于涉及昂贵或敏感的活性成分的过程,其中必须立即检测每个反应或变化。
 
    实际应用
    一家专门从事癌症治疗的德国制药公司的研究中心非常清楚地说明了这一点。六个发酵罐在中心以批处理方式运行,在过去,他们的水平使用电容式传感器进行监控。然而,有一段时间这些传感器不再满足制造商对精度的要求。因此,它们被磁浮子液位计取代。根据它们的长度(大约在400到1300毫米之间),这些传感器可以准确地记录水箱中的液位高达10倍。
 
    由于其极高的分辨率,磁浮子液位计还可以将泄漏损失降低到绝对最小值:立即注意到任何意外的水平下降,操作员可以立即采取适当的措施。
 
    芦苇链用于不太精确的要求
    具有簧片链的液位传感器适用于精度较低的应用。导管包含带有电阻器的印刷电路板,浮子磁体以规定的间隔激励各个簧片触点。由此产生的测量链产生的电压与填充高度成正比,并通过传感器的整体变送器或控制室中的变送器转换为所需的输出信号。
 
    簧片系统的精度由测量链的接触分离决定。例如,仪器可以提供5,10,15或18 mm的触点分离。测量精度在0.2到9毫米之间,可实现0.2%到1.8%的测量精度。
 
    利用磁性浮动开关的填充水平的基于点的极限检测同样基于簧片触点。使用磁浮子液位计,可以指定多达八个开关点来监控定义的液位。安装在导管中合适位置的簧片触点通过浮动磁铁的接近而被激励。导管和浮子都是非磁性的。在切换操作期间没有直接接触液体,其没有磨损并且不需要电源。再次,测量的可靠性源于浮子适应不同介质的能力 - 这种特性不能通过基于点的水平测量的替代方法(例如电极,调谐叉或光学传感器)得到充分保证。
 
    FDA批准
    除了测量质量外,在发酵罐中还有另一个关键考虑因素:测量系统的材料,表面和密封材料必须满足卫生应用的要求。例如,上海自动化仪表五厂的设计符合3-A卫生标准,FDA称之为卫生设备设计指令。基于浮子的测量组件通常由316L不锈钢制成。它们没有死角,完全焊接。引导管和浮子之间的开口的尺寸设计成使得不发生毛细管效应并且没有粘合力可以起作用。整个仪器可以无残留地清洗,适用于CIP和SIP。可以在罐中安装两种型号的传感器:带有焊接管端或带有底座支撑。后者在油箱底部单独焊接。它的三个销钉固定导管,因此增加了其对发酵罐中剧烈搅拌运动的抵抗力。
 
    结论
    虽然非接触式测量仪器在监测液位的工业过程中越来越普遍,但在发酵罐中进行液位测量的经验证实,基于浮子的磁浮子液位计仍然是一个不错的选择。它们的机械原理可以最佳地适应关键介质条件,并保证极其精确的结果 - 这是许多制药工艺中必须的。