液位计基础知识.docx

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一、前言

     在形形色色的传感器大军中，液位计占有重要的地位，它是我们生产生活的安全保障。

市面上出现的液位计有数十余种，目前企业常用的有浮筒液位计、浮球液位计、差压式液位计、导波雷达液位计等。

二、浮筒液位计

1、 工作原理浮筒液位计由四个基本部分组成：

浮筒、弹簧、磁钢室和指示器。

浸在液体中的浮筒受到向下的重力，向上的浮力和弹簧弹力的复合作用。

当这三个力达到平衡时，浮筒就静止在某一位置。

当液位发生变化时，浮筒所受浮力相应改变，平衡状态被打破，从而引起弹力变化即弹簧的伸缩，以达到新的平衡。

弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移。

这样，通过指示器内磁感应元件和传动装置使其指示出液位。

2、特点及适用场合

2.1现场指示、远传兼容；

2.2测量范围大，最大可达3000mm；

2.3工作可靠，良好的精度和灵敏度；

2.4耐高温、高压，耐腐蚀性能强；

2.5现场调试方便，易于检查和维护。

由于它直观、稳定、可靠性高、因而对连续生产的炼油、化工中的重要容器、设备，如塔类、贮罐中间容器等的液位测量都非常适用，但不适合高粘度介质液位的测量。

3、故障现象及处理

3.1高输出：

检查过程变量是否超出范围；检查接线端子、针脚或插座；检查电源电压；电子线路组件故障。

3.2输出不稳定：

检查线路电压；是否有间歇短路、开路或多点接地；电路板故障。

3.3无输出或低输出：

检查线路电压；是否有短路或多点接地；检查信号线极性；检查回路电阻；检查量程；电路板故障；赃物在浮筒内部堆积。

三、 浮球液位计

1、工作原理

浮球液位计结构主要是基于浮力和静磁场原理设计生产的。

带有磁体的浮球在被测介质中的位置受浮力作用影响，液位的变化导致磁性浮子位置的变化。

浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串连入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。

也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。

通过测量电学量的变化来反映容器内液位的情况。

2、特点及适用场合

2.1结构简单、使用方便

2.2性能稳定、使用寿命长、便于安装维护几乎可以适用于各种工业自动化过程控制中的液位测量和控制，可以广泛运用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制药、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位测量、控制与检测。

3、故障现象及处理

3.1现场变化，显示不随液位变化：

检查转轴与变送器是否接触良好；检查电源电压；检查零点、量程；传感器故障；电路板故障。

3.2实际液位变化，现场不变化：

外平衡杆与转轴脱开；重锤未调整好；内连接件松动脱落；球杆变形；浮球脱落；浮球破裂；介质汽化

四、差压式液位计

1、工作原理

差压式液位汁是利用容器内液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的，如图1所示。

差压变送器的一端接液相，另一端接气相时根据流体静力学原理，我们知道，变送器正压室受到的压力为：

Pl=P气十ρgH。

式中H：

液位高度;ρ：

介质密度;g：

重力加速度;P气：

气相压力。

图1差压变送器测量液位计示意图差压变送器负压室压力P2=P气，则正负压室的差压为：

ΔP=P1-P2。

通常，被测介质的密度是已知的。

因此，测得差压值就能知道液位高度。

2、特点及适用场合

2.1可做到高密封、防泄漏

2.2高温、高压、高粘度、强腐蚀性条件下安全可靠地测量液位

2.3全过程测量无盲区、显示醒目，读数直观，并且测量范围大配上液位报警、控制开关，可实现液位或界位的上下限报警和控制。

安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。

为比较成熟的液位测量仪表，测量精度较高，维护量少。

单法兰（单引压线）液位计一般用于敞口或常压容器，密闭带压设备应选用双法兰（双引压线）液位计。

3、故障现象及处理

3.1液位变化较大：

介质波动大或汽化严重；上引压线或下引压线不畅通；介质有结晶；毛细管内传压介质跑损；膜盒损坏；伴热温度过高。

3.2显示不变化：

切断阀未打开；引压线堵塞；量程、零点未调整好；膜盒处有杂物堆积；毛细管被挤压不通；电路板故障。

五、导波雷达液位计

1工作原理

导波雷达液位计的基础是电磁波的时域反射原理，微波脉冲不是通过空间传播，而是通过金属导波杆传播，当遇到与液面的接触面时，由于波导体在气体和液体中的导电性能不同，使波导体的阻抗发生骤然变化，从而产生一个液位原始脉冲，同时在波导体顶部具有一个预先设定的阻抗，该阻抗产生一个可靠的基本脉冲，雷达液位计检测到液面脉冲后与基本脉冲进行比较，从而计算出液面高度。

2、特点及适用场合

2.1测量不受罐体形状的影响

2.2不受介电常数、温度、压力和密度的影响

2.3不受物位表面波动、粉尘、蒸汽和泡沫的影响

2.4测量长度可以灵活变更，无须标定

2.5测量结果具有高精度、可重复性、高分辩率

2.6适用的压力范围高达40bar导波雷达液位计应用于水液储罐、酸碱储罐、浆料储罐、固体颗粒、小型储油罐。

各类导电、非导电介质、腐蚀性介质。

如煤仓、灰仓、油罐、酸罐等。

3、与普通雷达液位计的比较

3.1普通雷达为非接触式测量，导波雷达为接触式测量，这样就意味导波雷达更需考虑介质的腐蚀性和粘附性，而且过长的导波雷达安装和维护更加困难。

普通雷达可以互换使用，而导波雷达由于导波杆（缆）长度根据原工况固定，一般不能互换使用，受此影响导波雷达的选型要比普通雷达麻烦。

测量固体物料时，导波雷达还要考虑导波杆（缆）的受力情况，也是由于受力的原因一般用导波雷达的测量距离不会很长，而普通雷达在30、40m的罐体上应用比较常见，甚至可测到60m。

另外一般的导波雷达还有底部探测功能，可以根据底部回波信号能测量值加以修正，使信号更为稳定准确。

3.2不过在一些特殊工况导波雷达有明显的优势，如罐内有搅拌，介质波动大，这样的工况用底部固定的导波雷达测量值要比变通雷达稳定；还有小罐体内的物位测量，由于安装测量空间小（或罐内干扰物较多），一般普通雷达不适用，这时导波雷达的优势就显现出来了；再有是低介电常数的工况，无论雷达还是导波雷达测量原理都是基于介质介电常数差别，由于普通雷达的发射的波是发散的，当介质介电常数过低时，信号太弱测量不稳定，而导波雷达波是沿导波杆传播信号相对稳定。

4、故障现象及处理

4.1液位、输出百分数与回路值波动：

重新组态探头长度和偏差；依靠其他设备确认准确液位；调整阻尼系数；重新组态回路值。

4.2不论液位高低，输出为同一数值：

确认探头长度；调整偏置值，已达到精确数值。

4.3无液位信号：

检查介质介电常数；液位在顶部过渡区，组态时没有设置；线路板或16针连接器工作不正常；检查探头长度组态；可能有介质在探头上搭桥；介电常数选择不正确。

4.4.4输出或最大，或最小，不精确：

介质不纯，如油带水；介质或杂物在探头上搭桥；导波杆堵塞；有泡沫或粘稠物；探头顶部密封处有杂物

六、常用液位计的使用

1、安装使用及注意事项

1.1上、下法兰不能偏向受力；

1.2表体要垂直；

1.3各附件连接可靠；

1.4要考虑到日后操作、观察、检修的方便；

1.5投用时一般先打开上切断阀，后开下切断阀；

1.6尽量避开震动较大部位。

2、液位计的选型原则

2.1考虑工况，如介质的性质、工作温度、工作压力、是密闭容器还是敞口容器等的要求。

2.2考虑工作要求，可靠性、测量精度、测量范围等。

2.3经济性要求。

综合考虑上述要求，选出合适的液位计。