摘要：對儲罐用液位計的特殊性，從液位計的種類(lèi)劃分、優(yōu)缺點(diǎn)、適用場(chǎng)合、輸出方式等角度對市場(chǎng)上常見(jiàn)的儲罐液位計進(jìn)行介紹和比較，以便為廣大用戶(hù)在產(chǎn)品選型上起到一定的參考作用。（其實(shí)本文中沒(méi)有提到磁翻板液位計，也是儲罐自動(dòng)類(lèi)型液位計常用的一種，下次文章我們會(huì )提到，或者看文章底部的相關(guān)文章）

 

引言

液位計是安裝在容器上能夠自動(dòng)連續測量液體高度(空高或液面高度)的儀表。相比于鋼帶液位計，目前的液位計已經(jīng)無(wú)需人員的干預，能夠完成現場(chǎng)數據顯示和遠程數據傳輸，即所謂的自動(dòng)類(lèi)型液位計。對于儲罐液位計由于其應用領(lǐng)域的特殊性，國際建議OIML R85對其計量準確度、安全性、電磁兼容等方面也提出了具體的要求"J。因此，對于儲罐液位計，制定一套客觀(guān)的、與國際接軌的評價(jià)體系*為重要。本文將對儲罐液位計進(jìn)行一個(gè)比較客觀(guān)的介紹，以便對廣大科研人員、生產(chǎn)廠(chǎng)商和用戶(hù)有一定的借鑒作用。儲罐液位計通常由液位傳感器、變送器和顯示裝置三部分組成，通過(guò)接觸式或非接觸式液位傳感器探測(空高或液面高度)的液位變化情況，經(jīng)變送器轉換成與液位對應的數字或模擬信號，由顯示裝置直接顯示液位的過(guò)程，并可將液位及其他相關(guān)信息進(jìn)行遠程傳輸。

 

1、液位計的分類(lèi)

依據液位計的傳感器與被測液體表面是否接觸，可以分為接觸式液位計和非接觸式液位計，二者也適用于不同的場(chǎng)合。接觸式液位計一般不適用于測量腐蝕性或者粘度系數較大的液體。市場(chǎng)上常見(jiàn)的接觸式液位計主要有伺服液位計、磁致伸縮液位計等。常見(jiàn)的非接觸式液位計主要有雷達液位計、超聲液位計等。

 

依據測量原理，液位計可以分為模擬讀數類(lèi)、力學(xué)原理類(lèi)、電特性類(lèi)、輻射類(lèi)等，伺服液位計和磁致伸縮液位計屬于比較典型的力學(xué)原理類(lèi)液位計，而雷達液位計則屬于輻射類(lèi)液位計。

 

依據是否連續測量液位，可將液位計分為開(kāi)關(guān)類(lèi)液位計和連續測量類(lèi)液位計。開(kāi)關(guān)類(lèi)液位計一般適用于不需要連續測量液位，只需要在特定的液位點(diǎn)(例如高低限位值)發(fā)出聲光信號的液位計。音叉液位計即為一種比較常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)式液位計，它的主要原理是當音叉浸入液體或處于干燥狀態(tài)時(shí)，通過(guò)內部的壓電晶體振動(dòng)頻率變化探測出指定位置是否被液體浸沒(méi)，從而觸發(fā)聲光報警。

 

依據是否為智能化儀表，可將液位計分為智能液位計和非智能液位計。相比于非智能液位計，智能液位計采用更加先進(jìn)的采集技術(shù)、處理技術(shù)，并能夠對內部故障進(jìn)行診斷、處理或報警，可靠程度、可維護性更高。比如常見(jiàn)的智能伺服液位計，可以通過(guò)現場(chǎng)采集的溫度、壓力等數據，對測得的液位進(jìn)行補償，得到更為準確的液位值。

 

依據準確度的高低，可以將液位計分為計量級液位計和過(guò)程控制級液位計兩類(lèi)。計量級液位計精度約±1mm左右。過(guò)程控制級精度相對較低，用戶(hù)可以根據實(shí)際需要進(jìn)行選擇。

 

依據測量原理進(jìn)行分類(lèi)，可以將液位計分為測空高型液位計和測實(shí)高型液位計。對于一座大型儲罐，內部液體所浸沒(méi)的高度為實(shí)高，氣相部分占有的高度為空高。以雷達液位計為例，由于其利用電磁波測量雷達頭到液面的高度，本質(zhì)上為測空高型液位計。

 

依據是否具有防爆特性，可以將液位計分為防爆型液位計和普通型液位計。對于儲罐液位計而言，由于其應用場(chǎng)合的特殊性，必須選用防爆液位計。

 

上述幾種分類(lèi)也從另外一種角度給出了選擇液位計時(shí)，用戶(hù)需要進(jìn)行考慮的不同需求和角度，從而將需求進(jìn)行疊加，選擇適用于特定場(chǎng)合的液位計。

 

2、液位計的主要輸出方式

液位計的輸出方式主要有現場(chǎng)顯示、遠程傳輸兩種輸出方式?，F場(chǎng)顯示通常顯示液位計測量的空高和實(shí)高值。而遠程傳輸類(lèi)液位計除了能夠將液位信息進(jìn)行遠程傳輸外，還可以將異常信息、附加參數信息進(jìn)行傳輸。

 

現場(chǎng)顯示的液位計由于安裝位置位于儲罐頂部，不方便維護巡檢人員進(jìn)行實(shí)時(shí)的查看和記錄。而隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展和DCS系統的發(fā)展，帶有遠程傳輸功能的液位計市場(chǎng)占有率逐年增加。通過(guò)按照一定的傳輸協(xié)議和硬件采集模塊，可方便地將罐區的各種儀表參數傳輸到DCS系統，從而為遠程的數據監控和收發(fā)作業(yè)提供數據參考。

 

目前，絕大多數的液位計采用兩線(xiàn)制4～20mAHart協(xié)議遠程接入PLC或DCS系統，也有部分儀表采用MODBUS總線(xiàn)協(xié)議。

 

3、幾種典型的儲罐液位計

3.1 伺服液位計

伺服液位計具有智能性、高精度等優(yōu)點(diǎn)。從前文的分類(lèi)角度而言，伺服液位計屬于接觸式、力學(xué)原理類(lèi)的智能液位計。它的工作原理是基于浮力平衡原理，由微型伺服電機連接細鋼絲驅動(dòng)體積較小的浮子，形成一個(gè)閉環(huán)反饋系統，如圖1所示。當液位計工作時(shí)，浮子自身產(chǎn)生的重力作用于細鋼絲上，在外輪鼓產(chǎn)生力矩，從而引起磁通量的變化，磁通量的變化將導致電磁傳感器的輸出電壓信號發(fā)生變化。將電壓值與存儲于CPU中的參考電壓進(jìn)行比較，當達到浮力平衡時(shí)，電壓差值為零。此時(shí)測量纏繞在輪鼓上細鋼絲所經(jīng)歷的長(cháng)度變化，得出液位變化情況，由于輪鼓對鋼絲的測量分辨率很小，從而使得伺服液位計能夠達到±1mm左右的精確度。

根據伺服液位計的工作原理和測量特性，在條件允許的情況下，將浮子的整個(gè)行程安裝在導波管內，可對伺服液位計的測量精度的保持起到非常重要的作用。

 

3.2 雷達液位計

雷達液位計具有無(wú)可動(dòng)部件、精度高、工作穩定、高可靠性、低故障率、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。雷達液位計主要由發(fā)射裝置、接收裝置、信號處理器、天線(xiàn)、顯示裝置等部分組成。根據測量原理，可以分為時(shí)差式和頻差式。時(shí)差式是利用超高頻電磁波經(jīng)天線(xiàn)向被探測容器的液面發(fā)射，并接收反射回來(lái)的電磁波。根據發(fā)射波和接收波的時(shí)差以及電磁波的傳輸速度計算出液面的空高，從而根據容器高度得出液面實(shí)高。頻差式是測量發(fā)射波和反射波之間的頻率差，并將頻率差轉換為與被測量液位成比例關(guān)系的電信號。

 

根據雷達液位計的工作原理，雷達液位計適用范圍較廣，特別是在易燃、易爆、強腐蝕性、高溫、粘稠性液體等被測介質(zhì)方面有其顯著(zhù)的優(yōu)勢。同時(shí)，為了應對不同的測量介質(zhì)，雷達液位計也具有不同外形的天線(xiàn)，比如喇叭口式、拋物線(xiàn)式、桿式等天線(xiàn)類(lèi)型，如圖2所示。其中喇叭口式天線(xiàn)適用范圍zui廣，只是不適用于測量腐蝕性介質(zhì)。拋物線(xiàn)式天線(xiàn)特別適用于具有加熱蒸汽的容器液位測量。而桿式天線(xiàn)則特別適用于測量腐蝕性介質(zhì)。

 

3.3 磁致伸縮液位計

磁致伸縮液位計是根據磁致伸縮原理進(jìn)行工作的液位計，具體工作原理：在非磁性的波導管內安裝一根磁致波導線(xiàn)，波導管外部安裝有隨液面進(jìn)行上下運動(dòng)的磁性浮子，在磁致波導線(xiàn)的其中一端裝有壓磁傳感器，傳感器在每個(gè)時(shí)間單位發(fā)出一定數量的電流脈沖信號，此信號沿著(zhù)磁致波導線(xiàn)向下傳送，從而產(chǎn)生一個(gè)向下運動(dòng)的磁環(huán)磁場(chǎng)，該磁環(huán)磁場(chǎng)同磁性浮子的磁場(chǎng)相互作用，從而產(chǎn)生一個(gè)脈沖磁場(chǎng)，脈沖以已知速度沿磁致波導線(xiàn)運動(dòng)，并被壓磁傳感器接收，通過(guò)計算起始電流脈沖和返回脈沖的時(shí)間間隔得出浮子的位置，如圖3所示。

根據測量介質(zhì)特性的不同，可以在波導管上安裝多個(gè)磁性浮子，從而可以同時(shí)測量多個(gè)液位。例如可以同時(shí)測量?jì)迌鹊挠臀缓退弧?/div>