常見的四種液位計(jì)的原理與使用

在形形色色的傳感器大軍中，液位計(jì)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(jì)有數(shù)十余種，目前企業(yè)常用的有浮筒液位計(jì)、浮球液位計(jì)、差壓式液位計(jì)、導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)等。

3差壓式液位計(jì)

3.1工作原理
差壓式液位汁是利用容器內(nèi)液位改變時(shí)，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(shí)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(cè)量液位計(jì)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(cè)介質(zhì)的密度是已知的。因此，測(cè)得差壓值就能知道液位高度。
3.2特點(diǎn)及適用場(chǎng)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(cè)量液位
3.2.3全過程測(cè)量無(wú)盲區(qū)、顯示醒目，讀數(shù)直觀，并且測(cè)量范圍大配上液位報(bào)警、控制開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)液位或界位的上下限報(bào)警和控制。安裝方便，容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和自動(dòng)調(diào)節(jié)，工業(yè)上應(yīng)用較多。為比較成熟的液位測(cè)量?jī)x表，
測(cè)量精度較高，維護(hù)量少。單法蘭（單引壓線）液位計(jì)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(jì)。
3.3故障現(xiàn)象及處理
3.3.1液位變化較大：介質(zhì)波動(dòng)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(diǎn)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(jì)

4.1工作原理
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的基礎(chǔ)是電磁波的時(shí)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(shí)，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(gè)液位原始脈沖，同時(shí)在波導(dǎo)體頂部具有一個(gè)預(yù)先設(shè)定的阻抗，該阻抗產(chǎn)生一個(gè)可靠的基本脈沖
雷達(dá)液位計(jì)檢測(cè)到液面脈沖后與基本脈沖進(jìn)行比較從而計(jì)算出液面高度。
4.2特點(diǎn)及適用場(chǎng)合
4.2.1測(cè)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(dòng)、粉塵、蒸汽和泡沫的影響
4.2.4測(cè)量長(zhǎng)度可以靈活變更，無(wú)須標(biāo)定
4.2.5測(cè)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(jì)應(yīng)用于水液儲(chǔ)罐、酸堿儲(chǔ)罐、漿料儲(chǔ)罐、固體顆粒、小型儲(chǔ)油罐。各類導(dǎo)電、非導(dǎo)電介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)。如煤倉(cāng)、灰倉(cāng)、油罐、酸罐等。
4.3與普通雷達(dá)液位計(jì)的比較
4.3.1普通雷達(dá)為非接觸式測(cè)量，導(dǎo)波雷達(dá)為接觸式測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)量固體物料時(shí)，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(cè)量距離不會(huì)很長(zhǎng)，而普通雷達(dá)在30、40m的罐體上應(yīng)用比較常見，甚至可測(cè)到
60m。另外一般的導(dǎo)波雷達(dá)還有底部探測(cè)功能，可以根據(jù)底部回波信號(hào)能測(cè)量值加以修正，使信號(hào)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(shì)，如罐內(nèi)有攪拌，介質(zhì)波動(dòng)大，這樣的工況用底部固定的導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)量值要比變通雷達(dá)穩(wěn)定；還有小罐體內(nèi)的物位測(cè)量，由于安裝測(cè)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(shí)導(dǎo)波雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來了；再有是低介電常數(shù)的工況，無(wú)論雷達(dá)還是導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)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(shí)，信號(hào)太弱測(cè)量不穩(wěn)定，而導(dǎo)波雷達(dá)波是沿導(dǎo)波桿傳播信號(hào)相對(duì)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(dòng)：重新組態(tài)探頭長(zhǎng)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(zhǎng)度；調(diào)整偏置值，已達(dá)到精確數(shù)值。
4.4.3無(wú)液位信號(hào)：檢查介質(zhì)介電常數(shù)；液位在頂部過渡區(qū)，組態(tài)時(shí)沒有設(shè)置；線路板或16針連接器工作不正常；檢查探頭長(zhǎng)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(jì)的使用

5.1安裝使用及注意事項(xiàng)
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(shí)一般先打開上切斷閥，后開下切斷閥；
5.1.6盡量避開震動(dòng)較大部位。
5.2液位計(jì)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(cè)量精度、測(cè)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(jì)。

1浮筒液位計(jì)

1.1工作原理
浮筒液位計(jì)由四個(gè)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(gè)力達(dá)到平衡時(shí)，浮筒就靜止在某一位置。當(dāng)液位發(fā)生變化時(shí)，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(dòng)裝置使其指示出液位。
1.2特點(diǎn)及適用場(chǎng)合
1.2.1現(xiàn)場(chǎng)指示、遠(yuǎn)傳兼容；
1.2.2測(cè)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(chǎng)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(duì)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(cè)量都非常適用，但不適合高粘度介質(zhì)液位的測(cè)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(diǎn)接地；電路板故障。
1.3.3無(wú)輸出或低輸出：檢查線路電壓；是否有短路或多點(diǎn)接地；檢查信號(hào)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(jì)

2.1工作原理
浮球液位計(jì)結(jié)構(gòu)主要是基于浮力和靜磁場(chǎng)原理設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。帶有磁體的浮球在被測(cè)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(cè)量電學(xué)量的變化來反映容器內(nèi)液位的情況。
2.2特點(diǎn)及適用場(chǎng)合
2.2.1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便
2.2.2性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、便于安裝維護(hù)幾乎可以適用于各種工業(yè)自動(dòng)化過程控制中的液位測(cè)量和控制，可以廣泛運(yùn)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(cè)量、控制與檢測(cè)。
2.3故障現(xiàn)象及處理
2.3.1現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)、量程；傳感器故障；電路板故障。
2.3.2實(shí)際液位變化，現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)脫落；球桿變形；浮球脫落；浮球破裂；介質(zhì)汽化。