水箱是各企業(yè)普遍使用的儲存設(shè)備， 管理人員須對儲罐內(nèi)儲存的物料進(jìn)行監(jiān)控， 掌握其液位、 儲量和質(zhì)量等重要數(shù)據(jù)， 以進(jìn)行有效的管理。 儲罐的液位計量十分重要， 合理的液位可保證儲罐安全、可靠、 高效地運行。 管理人員都希望找到一種既價格便宜、 使用壽命長、 使用維護(hù)方便， 又能滿足精度要求的實時在線測量裝置。

 

         國內(nèi)外的許多研究機(jī)構(gòu)一直致力于液位計的研究， 出了多種類型的液位計， 從**初的浮球式， 到磁翻板、 差壓式、 超聲波及雷達(dá)液位計等，但液位計的價格也節(jié)節(jié)攀升。 設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)各種液位計的特點、 用戶的要求和經(jīng)濟(jì)性， 合理選用液位計， 達(dá)到**的性價比。

 

1 概述

1.1 液位計分類

         按儲罐液位測量原理來分類： 有直接式液位測量儀表、 差壓式液位測量儀表、 浮力式液位測量儀表、 電氣式液位測量儀表、 超聲波式液位測量儀表、 雷達(dá)液位測量儀表、 放射性液位測量儀表等。根據(jù)測量的介質(zhì)特性來分類： 常用的液位計有重錘浮球式液位計、 磁翻板液位計、 雷達(dá)液位計、 超聲波液位計、 差壓液位計等。

 

1.2 測量方法的選擇依據(jù)

通常根據(jù)測量要求來選擇液位測量方法。 測量要求一般有以下幾方面：

         （ 1 ） 測量范圍、 需要的精度及測量功能；

         （ 2 ） 測量儀所處的環(huán)境；

         （ 3 ） 被測介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和狀態(tài)， 如強(qiáng)酸、 強(qiáng)堿、 易凝固結(jié)晶和黏稠性、 氣化性等；

         （ 4 ） 操作條件的變化， 如介質(zhì)溫度、 壓力、 濃度的變化等；

         （ 5 ） 被測對象容器的結(jié)構(gòu)、 形狀、 尺寸、 容器內(nèi)的設(shè)備附件及各種進(jìn)出料口等。

 

選擇測量方法時， 要注意以下幾點：

         （ 1 ） 工程儀表選型要有統(tǒng)一的考慮， 盡可能減少品種規(guī)格， 減少備品備件；

         （ 2 ） 工藝商的具體要求；

         （ 3 ） 實際的工藝情況。

 

2 電廠常見液位計的性能特點

2.1 重錘浮球式液位計

         重錘浮球式液位計是利用物體在液體中浮力的原理來實現(xiàn)液位測量。 這種液位計國外從 20 世紀(jì)30 年代就開始使用， 至今仍有比較高的市場占有率。

 

重錘浮球式液位計主要技術(shù)指標(biāo)：

         測量范圍： 0~20 m ；

         精度： ±10 mm 。

 

重錘浮球式液位計特點：

         （ 1 ） 結(jié)構(gòu)簡單， 觀測直觀。

         （ 2 ） 精度不高， 只能做工業(yè)測量用。

         （ 3 ） 由于浮球隨著液位波動， 對液位測量有一定誤差。 適用于常壓儲罐， 不適用于帶壓儲罐的液位測量。 外浮頂罐也不宜采用此種液位計， 因為容易受到風(fēng)的影響， 使指針不停擺動， 導(dǎo)致指示不穩(wěn)定。

 

2.2 磁翻板液位計

         磁翻板液位計根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用而成。 當(dāng)儲罐中的液位升降時， 液位計本體管中的磁性浮子也隨之升降， 浮子內(nèi)的磁鐵通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器， 驅(qū)動紅、 白翻柱翻轉(zhuǎn)180° ， 當(dāng)液位上升時翻柱由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色， 當(dāng)液位下降時翻柱由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨?指示器的紅白交界處為容器內(nèi)部液位的實際高度， 從而實現(xiàn)液位清晰的指示。 也可在本體管上加裝磁性開關(guān)或遠(yuǎn)傳變送器， 輸出開關(guān)信號或模擬量信號。

 

磁翻板液位計主要技術(shù)指標(biāo)：

         測量范圍： 0.30~10m  ；6m-10m之間可以采用一根式或者分段式，大于10m的建議使用分段式。

         精度： ±10 mm （就地指示型）。

磁翻板液位計特點：

         （ 1 ） 適用于高溫、 高壓和腐蝕性等場合， 可就地顯示和遠(yuǎn)程控制。 本體管采用無縫鋼管， 連接管處采用拉孔焊接， 內(nèi)部無劃痕。 安裝方式可選擇側(cè)裝和頂裝， 本體下端密封。

         （ 2 ） 指示新穎、 醒目， 測量范圍比較大。

 

2.3 雷達(dá)液位計

         雷達(dá)液位計是利用chao高頻電磁波經(jīng)天線向被測容器的液面發(fā)射， 當(dāng)電磁波碰到液面后反射回來，儀表檢測出發(fā)射波及回波的時差， 從而計算出液面高度。

         雷達(dá)液位計主要技術(shù)指標(biāo)：

         測量范圍： 0~40 m ；

         精度： ±1 mm 。

 

雷達(dá)液位計特點：

         （ 1 ） 適用于大型立罐和球罐等測量。

         （ 2 ） 儀表精度分為工業(yè)測量級和計量級精度，可滿足不同測量和計量的要求。 安裝簡單， 但其下方不得存在遮擋物體， 否則會影響微波的發(fā)射和接收， 通常安裝在罐頂， 價格高。

         （ 3 ） 被測介質(zhì)的相對介電常數(shù)、 液位的湍流狀態(tài)、 介質(zhì)中氣泡的大小， 均會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。

 

2.4 超聲波液位計

采用超聲波測量液位的方法很多， 如脈沖回波法、 共振法、 頻差法以及聲衰減法等， 其中應(yīng)用較廣泛的是脈沖回波法。 脈沖回波法的基本工作原理

是： 聲波換能器由脈沖信號激勵發(fā)出超聲波， 超聲波通過介質(zhì)傳播到達(dá)液面， 形成反射波， 反射波再經(jīng)介質(zhì)傳播返回到換能器， 換能器把聲信號轉(zhuǎn)換成電信號， 由二次儀表測出從發(fā)射聲波到接收到信號所需的時間， 再根據(jù)超聲波在介質(zhì)中傳播速度和換能器的安裝高度， 計算出液位高度。

 

超聲波液位計主要技術(shù)指標(biāo)：

         測量范圍： 0~50 m ；

         精度： ±1 mm 。

超聲波液位計特點：

         （ 1 ） 適用于液體、 顆粒狀、 粉狀物料以及黏稠性的、 有毒的物料的料位測量。

         （ 2 ） 對腐蝕性介質(zhì)考慮選用防腐探頭。

         （ 3 ） 可用于壓力容器和常壓容器。

         （ 4 ） 不宜用于溫度變化較大的工藝過程。

         （ 5 ） 不適合揮發(fā)性很強(qiáng)的石油產(chǎn)品液位測量，液體表面的懸浮物及泡沫會影響聲波的反射強(qiáng)度。

         （ 6 ） 真空系統(tǒng)的儲罐不能用超聲波液位計。

 

2.5 差壓液位計

         壓強(qiáng)可以用液位高度和液體密度的乘積來表示。 差壓液位計就是通過測量壓強(qiáng)來獲得液位的。此外， 還可測量介質(zhì)的質(zhì)量、 體積和密度。 早期由于靜壓變送器的測量精度比較低， 受環(huán)境溫度影響比較大， 所以差壓液位計并未被廣泛采用。 近些年由于變送器和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 差壓液位計受到了一定程度的歡迎。

式中 p —— — 指示壓力；

ρ —— — 介質(zhì)密度；

h —— — 液位高度。

差壓液位計特點：

         （ 1 ） 安裝簡單， 無可動部件， 工作可靠， 日常使用維護(hù)量小。

         （ 2 ） 測量介質(zhì)的密度、 質(zhì)量精度較高， 測量液位精度一般。

         （ 3 ） 大風(fēng)引起的氣壓變化會影響測量精度。

         （ 4 ） 不能用于測量介質(zhì)分層的儲罐液位。

         （ 5 ） 尤其適用于遠(yuǎn)傳信號和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

 

 

 

3 用戶需求

         液位計是水箱必不可少的測量儀表。 用戶對水箱液位監(jiān)控一般要求就地、 遠(yuǎn)傳兩種。就地液位計安裝在現(xiàn)場， 能夠直觀、 醒目地看到液位， 供巡檢時檢查或與 DCS 比對。 用戶一般傾向于選用重錘浮球式液位計或者不帶遠(yuǎn)傳功能的磁翻板液位計。

 

         遠(yuǎn)傳液位計通過液位變送器將液位的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號， 遠(yuǎn)傳至操作控制室供二次儀表或計算機(jī)裝置進(jìn)行集中顯示、 報警或自動控制。 磁翻板液位計、 雷達(dá)液位計、 超聲波液位計和差壓液位計均可設(shè)置遠(yuǎn)傳功能， 其中差壓液位計**適用于遠(yuǎn)傳。

 

4 經(jīng)濟(jì)性

         經(jīng)濟(jì)性是選用液位計時需考慮的一個重要指標(biāo)。 重錘浮球式液位計和磁翻板液位計價格比較便宜， 差壓式液位計比前兩種貴些； 雷達(dá)液位計和超聲波液位計價格比較高。但是大量程下，差壓式液位計便宜，磁翻板液位計價格和雷達(dá)差不多，甚至有時候超過雷達(dá)液位計。

 

5 結(jié)論

         上述常用液位計均能滿足水箱液位測量要求，也均有使用。

 

         對于就地液位計， 一般可選用重錘浮球式或者不帶遠(yuǎn)傳功能的磁翻板液位計。 重錘浮球式液位計顯示醒目， 但存在一定的機(jī)械磨損。 

 

         對于遠(yuǎn)傳液位計， 通常選用磁翻板液位計帶遠(yuǎn)傳和差壓式液位計。 超聲波液位計和雷達(dá)液位計在技術(shù)上存在著相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢， 但其價格昂貴， 對使用環(huán)境要求較高。 如果用戶要求計量精度高而投資又不受限制， 則可以采用超聲波或者雷達(dá)液位計。