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、導波雷達液位計等。

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液位改變時，由液柱產生的靜壓也相應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流體靜力學原理，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壓室壓力P2=P氣，則正負壓室的差壓為：ΔP=P1-P2。通常，被測介質的密度是已知的。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，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)遠傳和自動調節(jié)，工業(yè)上應用較多。為比較成熟的液位測量儀表，
測量精度較高，維護量少。單法蘭（單引壓線）液位計一般用于敞口或常壓容器，密閉帶壓設備應選用雙法蘭（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：介質波動大或汽化嚴重；上引壓線或下引壓線不暢通；介質有結晶；毛細管內傳壓介質跑損；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、零點未調整好；膜盒處有雜物堆積；毛細管被擠壓不通；電路板故障。

4導波雷達液位計

4.1工作原理
導波雷達液位計的基礎是電磁波的時域反射原理，微波脈沖不是通過空間傳播，而是通過金屬導波桿傳播，當遇到與液面的接觸面時，由于波導體在氣體和液體中的導電性能不同，使波導體的阻抗發(fā)生驟然變化，從而產生一個液位原始脈沖，同時在波導體頂部具有一個預先設定的阻抗，該阻抗產生一個可靠的基本脈沖
雷達液位計檢測到液面脈沖后與基本脈沖進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，無須標定
4.2.5測量結果具有高精度、可重復性、高分辯率適用的壓力范圍高達40bar導波雷達液位計應用于水液儲罐、酸堿儲罐、漿料儲罐、固體顆粒、小型儲油罐。各類導電、非導電介質、腐蝕性介質。如煤倉、灰倉、油罐、酸罐等。
4.3與普通雷達液位計的比較
4.3.1普通雷達為非接觸式測量，導波雷達為接觸式測量，這樣就意味導波雷達更需考慮介質的腐蝕性和粘附性，而且過長的導波雷達安裝和維護更加困難。普通雷達可以互換使用，而導波雷達由于導波桿（纜）長度根據原工況固定，一般不能互換使用，受此影響導波雷達的選型要比普通雷達麻煩。測量固體物料時，導波雷達還要考慮導波桿（纜）的受力情況，也是由于受力的原因一般用導波雷達的測量距離不會很長，而普通雷達在30、40m的罐體上應用比較常見，甚至可測到
60m。另外一般的導波雷達還有底部探測功能，可以根據底部回波信號能測量值加以修正，使信號更為穩(wěn)定準確。
4.3.2不過在一些特殊工況導波雷達有明顯的優(yōu)勢，如罐內有攪拌，介質波動大，這樣的工況用底部固定的導波雷達測量值要比變通雷達穩(wěn)定；還有小罐體內的物位測量，由于安裝測量空間小（或罐內干擾物較多），一般普通雷達不適用，這時導波雷達的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了；再有是低介電常數(shù)的工況，無論雷達還是導波雷達測量原理都是基于介質介電常數(shù)差別，由于普通雷達的發(fā)射的波是發(fā)散的，當介質介電常數(shù)過低時，信號太弱測量不穩(wěn)定，而導波雷達波是沿導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、輸出百分數(shù)與回路值波動：重新組態(tài)探頭長度和偏差；依靠其他設備確認準確液位；調整阻尼系數(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：確認探頭長度；調整偏置值，已達到精確數(shù)值。
4.4.3無液位信號：檢查介質介電常數(shù)；液位在頂部過渡區(qū)，組態(tài)時沒有設置；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：介質不純，如油帶水；介質或雜物在探頭上搭橋；導波桿堵塞；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，如介質的性質、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經濟性要求。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合作用。當這三個力達到平衡時，浮筒就靜止在某一位置。當液位發(fā)生變化時，浮筒所受浮力相應改變，平衡狀態(tài)被打破，從而引起彈力變化即彈簧的伸縮，以達到新的平衡。彈簧的伸縮使其與剛性連接的磁鋼產生位移。這樣，通過指示器內磁感應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、遠傳兼容；
1.2.2測量范圍大，最大可達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；
1.2.5現(xiàn)場調試方便，易于檢查和維護。由于它直觀、穩(wěn)定、可靠性高、因而對連續(xù)生產的煉油、化工中的重要容器、設備，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；贓物在浮筒內部堆積。

2浮球液位計

2.1工作原理
浮球液位計結構主要是基于浮力和靜磁場原理設計生產的。帶有磁體的浮球在被測介質中的位置受浮力作用影響，液位的變化導致磁性浮子位置的變化。浮球中的磁體和傳感器（磁簧開關）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，進而使儀表電路系統(tǒng)的電學量發(fā)生改變。也就是使磁性浮子位置的變化引起電學量的變化。通過測量電學量的變化來反映容器內液位的情況。
2.2特點及適用場合
2.2.1結構簡單、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：外平衡桿與轉軸脫開；重錘未調整好；內連接件松動脫落；球桿變形；浮球脫落；浮球破裂；介質汽化。