一、本文概述    

       水箱無論是在各大工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，還是在消防與民用等場所，都是一種普遍在使用的儲存設(shè)備，管理人員須對水箱內(nèi)儲存的物料進行監(jiān)控，掌握其液位、儲量和質(zhì)量等重要數(shù)據(jù)，以進行有效的管理。水箱的液位計量十分重要，合理的液位可保證水箱安全、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。許多儀表研制與生產(chǎn)單位也一直在研發(fā)新型的液位測量設(shè)備，在此基礎(chǔ)上，發(fā)明了多種類型的液位計，從初的浮球式，到磁翻板液位計、差壓式、超聲波及雷達液位計等，隨著液位計產(chǎn)品的測量精度與性能與功能的提升，液位計的價格逐漸增加。對于生產(chǎn)企業(yè)的測量系統(tǒng)的設(shè)計人員來說，要根據(jù)各種液位計的特點、用戶的要求和經(jīng)濟性，合理選用液位計，達到佳的性價比。本文就是針對于用戶在水箱液位計的選型過程中產(chǎn)生的問題，簡要介紹了水箱計量的目的、方法，以及水箱常用液位計的基本原理、特點和應(yīng)用場。根據(jù)不同液位計的性能特點提出了液位計的選型原則

二、液位計分類及技術(shù)要求：

1.1液位計分類

按水箱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(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)，如強酸、強堿、易凝固結(jié)晶和勃稠性、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)工藝專商的具體要求;

(3)實際的工藝情況。

2電廠常見液位計的性能特點

2.1磁翻板液位計

磁翻板液位計根據(jù)浮力原理和磁性藕合作用研制而成。當(dāng)水箱中的液位升降時，液位計本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的磁鐵通過磁藕合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)1800，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:0.356m}Z};

精度:士10mm(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。

(3)對于大量程(}6m)的測量，考慮到運輸、投資等問題，可以采用幾根串聯(lián)，但是不能直接讀出液位數(shù)值。磁翻板液位計中潤滑油在冬季寒冷地區(qū)可能會凍結(jié)，可采用保溫夾套。

  2.2

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*。

重錘浮球式液位計主要技術(shù)指標(biāo):

測量范圍:0一20m;

精度:士10mm

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。適用于常壓水箱，不適用于帶壓水箱的液位測量。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。

2.3雷達液位計

雷達液位計是利用超高頻電磁波經(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。

雷達液位計主要技術(shù)指標(biāo):

測量范圍:0一40m;

精度:士1mm

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(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:0一50m;

精度:士1mm

超聲波液位計特點:

(1}適用于液體、顆粒狀、粉狀物料以及濃稠的、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度。

(6)真空系統(tǒng)的水箱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得到液位的。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技術(shù)的發(fā)展，差壓液位計受到了一定程度的歡迎。

h=P/ρg

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)分層的水箱液位。

(5)尤其適用于遠(yuǎn)傳信號和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.6電廠水箱常用液位計性能比較

三、用戶需求

液位計是水箱*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(shè)置遠(yuǎn)傳功能，其中差壓液位計適用于遠(yuǎn)傳。

四、經(jīng)濟性

經(jīng)濟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，重錘浮球式液位計價格一般為1500元/米(設(shè)備制造廠提供)，磁翻板液位計價格一般為2000元/米(設(shè)備制造廠提供);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。常用液位計的價格高低一般為:雷達液位計>超聲波液位計>差壓液位計>磁翻板液位計>重錘浮球式液位計。

五、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，但存在一定的機械磨損。磁翻板液位計磁性會隨著時間推移而減弱，從而影響液位計的正常運行。在設(shè)備檢修時應(yīng)對液位計進行例行檢查，以減小其日常運行的故障率。

對于遠(yuǎn)傳液位計，通常選用差壓式液位計。超聲波液位計和雷達液位計在技術(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液位計。

不建議選用就地、遠(yuǎn)傳一體化的液位計，這種液位計一旦損壞，水箱液位的測量將無法進行。

綜上所述，液位計的選型原則為:技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理，管理上方便，保證水箱在系統(tǒng)中穩(wěn)定、經(jīng)濟地運行。