引言
物位測(cè)量是一個(gè)較為寬泛的概念，實(shí)際上工業(yè)生產(chǎn)中所說(shuō)的物位包括液位和料位兩類。料位一般是講的顆粒、粉末狀的原料高位的測(cè)量，液位則是液體原料的高度測(cè)量，這里液位又包括液位信號(hào)器和連續(xù)液位測(cè)量?jī)煞N。液位信號(hào)器是對(duì)幾個(gè)固定位置的液位進(jìn)行測(cè)量，用于液位的上、下限報(bào)警，比如高加液位高報(bào)警開關(guān)，疏水罐液位開關(guān)等。連續(xù)液位測(cè)量是對(duì)液位連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量，它**地應(yīng)用于電廠各個(gè)熱力系統(tǒng)中，連續(xù)測(cè)量液位對(duì)監(jiān)控、分析具有非常重要的意義。下面對(duì)我廠一二期投產(chǎn)機(jī)組實(shí)際應(yīng)用中的幾種連續(xù)液位測(cè)量方法進(jìn)行分析與比較。并對(duì)各自的原理、特點(diǎn)等進(jìn)行了較系統(tǒng)的比較分析，希望對(duì)今后液位計(jì)的設(shè)計(jì)、選型有一定的幫助。


 
　　1 磁翻板液位計(jì)
　　1.1 測(cè)量原理
　　磁翻板液位計(jì)原理如圖1—1a所示，1-翻板指示組件；2-浮子；3-連通管組件；4-調(diào)整螺釘；5-放泄塞。浮子裝有一組**磁鐵，隨液位變化而上下移動(dòng)，通過(guò)磁耦合作用帶動(dòng)磁翻板組件翻轉(zhuǎn)。當(dāng)液位上升時(shí)，磁翻板的紅色面朝外；液位下降時(shí)，白色面朝外。故根據(jù)磁翻板的顏色即可確定液位。浮子內(nèi)磁鐵與磁翻板磁性結(jié)構(gòu)如圖1—1b所示，每片翻板間的距離一般為10 mm。采用幾臺(tái)磁翻板裝置串聯(lián)可增大量程。
　　圖1-1 磁翻板液位計(jì)原理
　　1.2 應(yīng)用效果
這種液位測(cè)量在我廠應(yīng)用**，如各儲(chǔ)水罐的液位測(cè)量，酸堿罐的液位顯示，主機(jī)高加水位的顯示等，這種測(cè)量方法簡(jiǎn)單、直觀，成本也較低

　　2 差壓法
　　2.1測(cè)量原理
　　差壓測(cè)量方法的工作原理，1、2-閥門；3-差壓變送器。對(duì)于開口容器或常壓容器，閥門1及氣相引壓管道可以省掉。壓力差與液位的關(guān)系為 ΔP=P2-P1=ρgH
　　式中：ΔP-變送器正、負(fù)壓室壓力差；P2、P1-引壓管壓力；H-液位。差壓變送器將壓力差變換為4～20 mA的直流信號(hào)。電流信號(hào)送至DCS或PLC控制系統(tǒng)，進(jìn)行量程設(shè)定，后在監(jiān)視畫面顯示對(duì)應(yīng)液位值。
　　2.2 應(yīng)用效果
　　差壓法測(cè)量在我廠也有實(shí)際應(yīng)用，比如一期工程高加水位測(cè)量，輔汽疏水?dāng)U容器液位測(cè)量等，其優(yōu)點(diǎn)是
　?。?）原理簡(jiǎn)單，產(chǎn)品成熟。
（2）具有遠(yuǎn)傳功能。
 
　　3 超聲波法
　　3.1 測(cè)量原理
　　超聲波物位計(jì)的工作原理是由換能器（探頭）發(fā)出高頻超聲波脈沖遇到被測(cè)介質(zhì)表面被反射回來(lái)，部分反射回波被同一換能器接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。超聲波脈沖以聲波速度傳播，從發(fā)射到接收到超聲波脈沖所需時(shí)間間隔與換能器到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比。此距離值D與聲速C和傳輸時(shí)間T之間的關(guān)系可以用公式表示：D=CxT/2。
　　特點(diǎn)：由于采用了的微處理器和獨(dú)特的EchoDiscovery回波處理技術(shù)，超聲波物位計(jì)可以應(yīng)用于各種復(fù)雜工況。換能器內(nèi)置溫度傳感器，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量值的溫度補(bǔ)償。
　　超聲波換能器采用佳聲學(xué)匹配之技術(shù)，使其發(fā)射功率能更有效地輻射出去，提高信號(hào)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量。
　　安裝要求：換能器發(fā)射超聲波脈沖時(shí)，都有一定的發(fā)射開角。從換能器下緣到被測(cè)介質(zhì)表面之間，由發(fā)射的超聲波波束所輻射的區(qū)域內(nèi)，不得有障礙物，因此安裝時(shí)應(yīng)盡可能避開罐內(nèi)設(shè)施，如：人梯、限位開關(guān)、加熱設(shè)備、支架等。 另外須注意超聲波波束不得與加料料流相交。
　　液位L=E-D
　　E：空罐距離，D：探頭到液面距離
　　BD：盲區(qū)
　　由超聲波在介質(zhì)中傳播原理可知，若介質(zhì)壓力、溫度、密度、濕度等條件一定，則超聲波在該介質(zhì)中傳播速度是一個(gè)常數(shù)。因此，當(dāng)測(cè)出超聲波由發(fā)射到遇到液面反射被接收所需要的時(shí)間，則可換算出超聲波通過(guò)的路程，即得到了液位的數(shù)據(jù)。超聲波法：換能器將電功率脈沖轉(zhuǎn)換為超聲波，射向液面，經(jīng)液面反射后再由換能器將該超聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。超聲波是機(jī)械波，傳播衰減小，界面反射信號(hào)強(qiáng)，且發(fā)射和接收電路簡(jiǎn)單，因而應(yīng)用較為**。
　　3.2 應(yīng)用效果
我廠超聲波液位測(cè)量應(yīng)用，如海淡系統(tǒng)水池液位、罐體液位、循泵海水液位等；但超聲波的傳播速度受介質(zhì)的密度、濃度、溫度、壓力等因素影響，其測(cè)量精度較低。當(dāng)遇到有霧氣或水汽凝結(jié)時(shí)，容易造成測(cè)量失效。
 
　　

4 電容法
　　4.1 測(cè)量原理
　　電容法：用于測(cè)量非導(dǎo)電液體的電容法原理如圖4—1所示[2]。圖4—1中，電容由兩塊同心的圓柱面極板組成，其電容量CH為.ε1-被測(cè)液體的相對(duì)介電常數(shù)；ε2-氣相介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；H-電容傳感器浸入液體的深度（m）；l-電容傳感器垂直高度（m）；R-內(nèi)極板圓柱底面半徑（m）；r-外極板圓柱底面半徑（m）。由于R、r、l等都是固定值，只要利用ε1、ε2、CH就能計(jì)算出液位H。圖4—2是用于測(cè)量導(dǎo)電液體的電容法原理[4]，其公式推導(dǎo)略。電容式液位儀價(jià)格較低，安裝容易，且可以應(yīng)用于高溫、高壓的場(chǎng)合。但電容液位儀測(cè)量重復(fù)精度較低，需定期維修和重新標(biāo)定，工作壽命也不是很長(zhǎng)。
　　4.2 應(yīng)用效果
我廠二期主油箱液位計(jì)測(cè)量就是電容式測(cè)量方法，實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，電容式測(cè)量容易受環(huán)境干擾，測(cè)量穩(wěn)定性不怎么理想。


 
　　5 導(dǎo)波雷達(dá)
導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)測(cè)量技術(shù)在近幾年來(lái)發(fā)展很快，是目前應(yīng)用**的非接觸式測(cè)量方法，特別在液位測(cè)量。其測(cè)量原理：導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)是一種微波料位計(jì)，它是微波（雷達(dá)）定位技術(shù)的一種運(yùn)用。它是通過(guò)一個(gè)可以發(fā)射能量波（一般為脈沖信號(hào)）的裝置發(fā)射能量波，能量波在波導(dǎo)管中傳輸，能量波遇到障礙物反射，反射的能量波由波導(dǎo)管傳輸至接收裝置，再由接收裝置接收反射信號(hào)。根據(jù)測(cè)量能量波運(yùn)動(dòng)過(guò)程的時(shí)間差來(lái)確定物位變化情況。由電子裝置對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行處理，終轉(zhuǎn)化成與物位相關(guān)的電信號(hào)。
　圖5-1 導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量原理圖
　　5.2 應(yīng)用效果
　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：
　?。?）能耗低。導(dǎo)波雷達(dá)耗能小，采用系統(tǒng)回路24VDC供電而不是單獨(dú)的交流供電，從而大大節(jié)省了安裝費(fèi)用。
　?。?）由于信號(hào)在波導(dǎo)體中傳輸不受液面波動(dòng)和儲(chǔ)罐中的障礙物等的影響，因而儀表所接收到的返回信號(hào)能量相應(yīng)較強(qiáng)，約為所發(fā)射能量的20%[既0.02mW]，而且返回信號(hào)中的干擾性雜散信號(hào)極小，基本對(duì)測(cè)量信號(hào)無(wú)影響。
　?。?）介質(zhì)介電常數(shù)的變化對(duì)測(cè)量性能無(wú)明顯影響。導(dǎo)波雷達(dá)采用傳輸時(shí)間來(lái)測(cè)量介質(zhì)液位，信號(hào)自烴類[介電常數(shù)2～3]液體表面或自水[介電常數(shù)80]面反射回傳的時(shí)間一樣的，不同的只是信號(hào)幅度[強(qiáng)度]的差別。
　　（4）由于光速電磁波、是恒定的，不需要任何遷移來(lái)改變儀表量程，不需現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，僅需現(xiàn)場(chǎng)輸入有關(guān)參數(shù)即可使用。多臺(tái)儀表在效驗(yàn)臺(tái)上僅需幾分鐘即可組態(tài)調(diào)校完畢，在組態(tài)時(shí)，需接上24VDC電源并提供每個(gè)儲(chǔ)罐的測(cè)量參數(shù)。
　　（5）介質(zhì)密度的變化對(duì)測(cè)量無(wú)影響，介質(zhì)密度的變化影響浸沒(méi)于介質(zhì)中物體所受到的浮力，但不影響電磁波在波導(dǎo)體中的傳播。
　?。?）霧氣和泡沫對(duì)測(cè)量無(wú)影響，由于電磁波不通過(guò)空間傳播，因而霧氣不會(huì)引起信號(hào)的衰減，泡沫也不會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行散射而損失能量。
　?。?）介質(zhì)在波導(dǎo)體上的沉積和涂污對(duì)液位測(cè)量的影響極小。介質(zhì)在探頭上的涂污對(duì)測(cè)量液位的影響可分為兩種：膜狀涂污和橋接。膜狀涂污是在液位降低時(shí)，高粘液體或輕油漿在探頭上形成的一種覆蓋層。
　　我廠海水淡化微濾酸清洗箱液位原設(shè)計(jì)為超聲波液位計(jì)，靜態(tài)時(shí)，能準(zhǔn)確測(cè)量液位，當(dāng)水箱進(jìn)入酸液以后，超聲波液位計(jì)就因酸霧影響，不能準(zhǔn)確測(cè)量。后改為導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)后，再無(wú)類似缺陷出現(xiàn)。
　　隨著導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的技術(shù)發(fā)展，耐高溫高壓的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)也有應(yīng)用，我廠二期高加液位測(cè)量、除氧器液位測(cè)量就采用了這種液位計(jì)，目前投用情況良好。
 
　　6 總結(jié)
　　縱觀上述五種不同的連續(xù)液位測(cè)量方法在我廠的實(shí)際應(yīng)用情況分析，磁翻板液位計(jì)憑著測(cè)量方法簡(jiǎn)單、直觀，成本也較低，作為運(yùn)行人員就地監(jiān)測(cè)，應(yīng)用**。遠(yuǎn)傳式儀表，就準(zhǔn)確性和可靠性而言，導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，憑著近乎完美無(wú)缺的性能，無(wú)論是在測(cè)高溫高壓環(huán)境、真空環(huán)境、酸堿環(huán)境及磨石粉場(chǎng)石膏物料測(cè)量環(huán)境，都有著非常良好的表現(xiàn)，是一種比較值得推廣應(yīng)用的連續(xù)液位測(cè)量設(shè)備。

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