水箱是各企業普遍使用的儲存設備， 管理人員須對儲罐內儲存的物料進行監控， 掌握其液位、 儲量和質量等重要數據， 以進行有效的管理。 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、 使用維護方便， 又能滿足精度要求的實時在線測量裝置。

 

         國內外的許多研究機構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、 超聲波及雷達液位計等，但液位計的價格也節節攀升。 設計人員應根據各種液位計的特點、 用戶的要求和經濟性， 合理選用液位計， 達到**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、 雷達液位測量儀表、 放射性液位測量儀表等。根據測量的介質特性來分類： 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

通常根據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 ） 測量儀所處的環境；

         （ 3 ） 被測介質的物理化學性質和狀態， 如強酸、 強堿、 易凝固結晶和黏稠性、 氣化性等；

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

         （ 5 ） 被測對象容器的結構、 形狀、 尺寸、 容器內的設備附件及各種進出料口等。

 

選擇測量方法時， 要注意以下幾點：

         （ 1 ） 工程儀表選型要有統一的考慮， 盡可能減少品種規格， 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液位測量。 這種液位計國外從 20 世紀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指標：

         測量范圍： 0~20 m ；

         精度： ±10 mm 。

 

重錘浮球式液位計特點：

         （ 1 ） 結構簡單， 觀測直觀。

         （ 2 ） 精度不高， 只能做工業測量用。

         （ 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， 因為容易受到風的影響， 使指針不停擺動， 導致指示不穩定。

 

2.2 磁翻板液位計

         磁翻板液位計根據浮力原理和磁性耦合作用而成。 當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， 浮子內的磁鐵通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器， 驅動紅、 白翻柱翻轉180° ， 當液位上升時翻柱由白色轉變為紅色， 當液位下降時翻柱由紅色轉變為白色， 指示器的紅白交界處為容器內部液位的實際高度， 從而實現液位清晰的指示。 也可在本體管上加裝磁性開關或遠傳變送器， 輸出開關信號或模擬量信號。

 

磁翻板液位計主要技術指標：

         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， 可就地顯示和遠程控制。 本體管采用無縫鋼管， 連接管處采用拉孔焊接， 內部無劃痕。 安裝方式可選擇側裝和頂裝， 本體下端密封。

         （ 2 ） 指示新穎、 醒目， 測量范圍比較大。

 

2.3 雷達液位計

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

         雷達液位計主要技術指標：

         測量范圍： 0~40 m ；

         精度： ±1 mm 。

 

雷達液位計特點：

         （ 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射和接收， 通常安裝在罐頂， 價格高。

         （ 3 ） 被測介質的相對介電常數、 液位的湍流狀態、 介質中氣泡的大小， 均會對測量結果產生影響。

 

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出超聲波， 超聲波通過介質傳播到達液面， 形成反射波， 反射波再經介質傳播返回到換能器， 換能器把聲信號轉換成電信號， 由二次儀表測出從發射聲波到接收到信號所需的時間， 再根據超聲波在介質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指標：

         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 ） 不適合揮發性很強的石油產品液位測量，液體表面的懸浮物及泡沫會影響聲波的反射強度。

         （ 6 ） 真空系統的儲罐不能用超聲波液位計。

 

2.5 差壓液位計

         壓強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來獲得液位的。此外， 還可測量介質的質量、 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技術的發展， 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， 日常使用維護量小。

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

         （ 3 ） 大風引起的氣壓變化會影響測量精度。

         （ 4 ） 不能用于測量介質分層的儲罐液位。

         （ 5 ） 尤其適用于遠傳信號和遠程監控。

 

 

 

3 用戶需求

         液位計是水箱必不可少的測量儀表。 用戶對水箱液位監控一般要求就地、 遠傳兩種。就地液位計安裝在現場， 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傳功能的磁翻板液位計。

 

         遠傳液位計通過液位變送器將液位的變化轉換成標準電流信號， 遠傳至操作控制室供二次儀表或計算機裝置進行集中顯示、 報警或自動控制。 磁翻板液位計、 雷達液位計、 超聲波液位計和差壓液位計均可設置遠傳功能， 其中差壓液位計**適用于遠傳。

 

4 經濟性

         經濟性是選用液位計時需考慮的一個重要指標。 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差不多，甚至有時候超過雷達液位計。

 

5 結論

         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， 但存在一定的機械磨損。 

 

         對于遠傳液位計， 通常選用磁翻板液位計帶遠傳和差壓式液位計。 超聲波液位計和雷達液位計在技術上存在著相當的優勢， 但其價格昂貴， 對使用環境要求較高。 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液位計。