常見的四種液位計的原理與使用

在形形色色的傳感器大軍中，液位計占有重要的地位，它是我們生產(chǎn)生活的安全保障。市面上出現(xiàn)的液位計有數(shù)十余種，目前企業(yè)常用的有浮筒液位計、浮球液位計、差壓式液位計、導(dǎo)波雷達(dá)液位計等。

3差壓式液位計

3.1工作原理
差壓式液位汁是利用容器內(nèi)液位改變時，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的，如圖1所示。差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相時根據(jù)流體靜力學(xué)原理，我們知道，變送器正壓室受到的壓力為： Pl=P氣十ρgH。式中H：液位高度;ρ：介質(zhì)密度;g：重力加速度;P氣：氣相壓力。圖1差壓變送器測量液位計示意圖差壓變送器負(fù)壓室壓力P2=P氣，則正負(fù)壓室的差壓為：ΔP=P1-P2。通常，被測介質(zhì)的密度是已知的。因此，測得差壓值就能知道液位高度。
3.2特點及適用場合
3.2.1可做到高密封、防泄漏
3.2.2高溫、高壓、高粘度、強(qiáng)腐蝕性條件下安全可靠地測量液位
3.2.3全過程測量無盲區(qū)、顯示醒目，讀數(shù)直觀，并且測量范圍大配上液位報警、控制開關(guān)，可實現(xiàn)液位或界位的上下限報警和控制。安裝方便，容易實現(xiàn)遠(yuǎn)傳和自動調(diào)節(jié)，工業(yè)上應(yīng)用較多。為比較成熟的液位測量儀表，
測量精度較高，維護(hù)量少。單法蘭（單引壓線）液位計一般用于敞口或常壓容器，密閉帶壓設(shè)備應(yīng)選用雙法蘭（雙引壓線）液位計。
3.3故障現(xiàn)象及處理
3.3.1液位變化較大：介質(zhì)波動大或汽化嚴(yán)重；上引壓線或下引壓線不暢通；介質(zhì)有結(jié)晶；毛細(xì)管內(nèi)傳壓介質(zhì)跑損；膜盒損壞；伴熱溫度過高。
3.3.2顯示不變化：切斷閥未打開；引壓線堵塞；量程、零點未調(diào)整好；膜盒處有雜物堆積；毛細(xì)管被擠壓不通；電路板故障。

4導(dǎo)波雷達(dá)液位計

4.1工作原理
導(dǎo)波雷達(dá)液位計的基礎(chǔ)是電磁波的時域反射原理，微波脈沖不是通過空間傳播，而是通過金屬導(dǎo)波桿傳播，當(dāng)遇到與液面的接觸面時，由于波導(dǎo)體在氣體和液體中的導(dǎo)電性能不同，使波導(dǎo)體的阻抗發(fā)生驟然變化，從而產(chǎn)生一個液位原始脈沖，同時在波導(dǎo)體頂部具有一個預(yù)先設(shè)定的阻抗，該阻抗產(chǎn)生一個可靠的基本脈沖
雷達(dá)液位計檢測到液面脈沖后與基本脈沖進(jìn)行比較從而計算出液面高度。
4.2特點及適用場合
4.2.1測量不受罐體形狀的影響
4.2.2不受介電常數(shù)、溫度、壓力和密度的影響
4.2.3不受物位表面波動、粉塵、蒸汽和泡沫的影響
4.2.4測量長度可以靈活變更，無須標(biāo)定
4.2.5測量結(jié)果具有高精度、可重復(fù)性、高分辯率適用的壓力范圍高達(dá)40bar導(dǎo)波雷達(dá)液位計應(yīng)用于水液儲罐、酸堿儲罐、漿料儲罐、固體顆粒、小型儲油罐。各類導(dǎo)電、非導(dǎo)電介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)。如煤倉、灰倉、油罐、酸罐等。
4.3與普通雷達(dá)液位計的比較
4.3.1普通雷達(dá)為非接觸式測量，導(dǎo)波雷達(dá)為接觸式測量，這樣就意味導(dǎo)波雷達(dá)更需考慮介質(zhì)的腐蝕性和粘附性，而且過長的導(dǎo)波雷達(dá)安裝和維護(hù)更加困難。普通雷達(dá)可以互換使用，而導(dǎo)波雷達(dá)由于導(dǎo)波桿（纜）長度根據(jù)原工況固定，一般不能互換使用，受此影響導(dǎo)波雷達(dá)的選型要比普通雷達(dá)麻煩。測量固體物料時，導(dǎo)波雷達(dá)還要考慮導(dǎo)波桿（纜）的受力情況，也是由于受力的原因一般用導(dǎo)波雷達(dá)的測量距離不會很長，而普通雷達(dá)在30、40m的罐體上應(yīng)用比較常見，甚至可測到
60m。另外一般的導(dǎo)波雷達(dá)還有底部探測功能，可以根據(jù)底部回波信號能測量值加以修正，使信號更為穩(wěn)定準(zhǔn)確。
4.3.2不過在一些特殊工況導(dǎo)波雷達(dá)有明顯的優(yōu)勢，如罐內(nèi)有攪拌，介質(zhì)波動大，這樣的工況用底部固定的導(dǎo)波雷達(dá)測量值要比變通雷達(dá)穩(wěn)定；還有小罐體內(nèi)的物位測量，由于安裝測量空間小（或罐內(nèi)干擾物較多），一般普通雷達(dá)不適用，這時導(dǎo)波雷達(dá)的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了；再有是低介電常數(shù)的工況，無論雷達(dá)還是導(dǎo)波雷達(dá)測量原理都是基于介質(zhì)介電常數(shù)差別，由于普通雷達(dá)的發(fā)射的波是發(fā)散的，當(dāng)介質(zhì)介電常數(shù)過低時，信號太弱測量不穩(wěn)定，而導(dǎo)波雷達(dá)波是沿導(dǎo)波桿傳播信號相對穩(wěn)定。
4.4故障現(xiàn)象及處理
4.4.1液位、輸出百分?jǐn)?shù)與回路值波動：重新組態(tài)探頭長度和偏差；依靠其他設(shè)備確認(rèn)準(zhǔn)確液位；調(diào)整阻尼系數(shù)；重新組態(tài)回路值。
4.4.2不論液位高低，出為同一數(shù)值：確認(rèn)探頭長度；調(diào)整偏置值，已達(dá)到精確數(shù)值。
4.4.3無液位信號：檢查介質(zhì)介電常數(shù)；液位在頂部過渡區(qū)，組態(tài)時沒有設(shè)置；線路板或16針連接器工作不正常；檢查探頭長度組態(tài)；可能有介質(zhì)在探頭上搭橋；
介電常數(shù)選擇不正確。
4.4.4輸出或最大，或最小，不精確：介質(zhì)不純，如油帶水；介質(zhì)或雜物在探頭上搭橋；導(dǎo)波桿堵塞；有泡沫或粘稠物；探頭頂部密封處有雜物。5

常用液位計的使用

5.1安裝使用及注意事項
5.1.1上、下法蘭不能偏向受力；
5.1.2表體要垂直；
5.1.3各附件連接可靠；
5.1.4要考慮到日后操作、觀察、檢修的方便；
5.1.5投用時一般先打開上切斷閥，后開下切斷閥；
5.1.6盡量避開震動較大部位。
5.2液位計的選型原則
5.2.1考慮工況，如介質(zhì)的性質(zhì)、工作溫度、工作壓力、是密閉容器還是敞口容器等的要求。
5.2.2考慮工作要求，可靠性、測量精度、測量范圍等。
5.2.3經(jīng)濟(jì)性要求。綜合考慮上述要求，選出合適的液位計。

1浮筒液位計

1.1工作原理
浮筒液位計由四個基本部分組成：浮筒、彈簧、磁鋼室和指示器。浸在液體中的浮筒受到向下的重力，向上的浮力和彈簧彈力的復(fù)合作用。當(dāng)這三個力達(dá)到平衡時，浮筒就靜止在某一位置。當(dāng)液位發(fā)生變化時，浮筒所受浮力相應(yīng)改變，平衡狀態(tài)被打破，從而引起彈力變化即彈簧的伸縮，以達(dá)到新的平衡。彈簧的伸縮使其與剛性連接的磁鋼產(chǎn)生位移。這樣，通過指示器內(nèi)磁感應(yīng)元件和傳動裝置使其指示出液位。
1.2特點及適用場合
1.2.1現(xiàn)場指示、遠(yuǎn)傳兼容；
1.2.2測量范圍大，最大可達(dá)3000mm；
1.2.3工作可靠，良好的精度和靈敏度；
1.2.4耐高溫、高壓，耐腐蝕性能強(qiáng)；
1.2.5現(xiàn)場調(diào)試方便，易于檢查和維護(hù)。由于它直觀、穩(wěn)定、可靠性高、因而對連續(xù)生產(chǎn)的煉油、化工中的重要容器、設(shè)備，如塔類、貯罐中間容器等的液位測量都非常適用，但不適合高粘度介質(zhì)液位的測量。
1.3故障現(xiàn)象及處理
1.3.1高輸出：檢查過程變量是否超出范圍；檢查接線端子、針腳或插座；檢查電源電壓；電子線路組件故障。
1.3.2輸出不穩(wěn)定：檢查線路電壓；是否有間歇短路、開路或多點接地；電路板故障。
1.3.3無輸出或低輸出：檢查線路電壓；是否有短路或多點接地；檢查信號線極性；檢查回路電阻；檢查量程；電路板故障；贓物在浮筒內(nèi)部堆積。

2浮球液位計

2.1工作原理
浮球液位計結(jié)構(gòu)主要是基于浮力和靜磁場原理設(shè)計生產(chǎn)的。帶有磁體的浮球在被測介質(zhì)中的位置受浮力作用影響，液位的變化導(dǎo)致磁性浮子位置的變化。浮球中的磁體和傳感器（磁簧開關(guān)）作用，使串連入電路的元件（如定值電阻）的數(shù)量發(fā)生變化，進(jìn)而使儀表電路系統(tǒng)的電學(xué)量發(fā)生改變。也就是使磁性浮子位置的變化引起電學(xué)量的變化。通過測量電學(xué)量的變化來反映容器內(nèi)液位的情況。
2.2特點及適用場合
2.2.1結(jié)構(gòu)簡單、使用方便
2.2.2性能穩(wěn)定、使用壽命長、便于安裝維護(hù)幾乎可以適用于各種工業(yè)自動化過程控制中的液位測量和控制，可以廣泛運用于石油加工、食品加工、化工、水處理、制藥、電力、造紙、冶金、船舶和鍋爐等領(lǐng)域中的液位測量、控制與檢測。
2.3故障現(xiàn)象及處理
2.3.1現(xiàn)場變化，顯示不隨液位變化：檢查轉(zhuǎn)軸與變送器是否接觸良好；檢查電源電壓；檢查零點、量程；傳感器故障；電路板故障。
2.3.2實際液位變化，現(xiàn)場不變化：外平衡桿與轉(zhuǎn)軸脫開；重錘未調(diào)整好；內(nèi)連接件松動脫落；球桿變形；浮球脫落；浮球破裂；介質(zhì)汽化。