一、 本文概述
水箱無(wú)論是在各大工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，還是在消防與民用等場(chǎng)所，都是一種普遍在使用的儲(chǔ)存設(shè)備，管理人員須對(duì)水箱內(nèi)儲(chǔ)存的物料進(jìn)行監(jiān)控，掌握其液位、儲(chǔ)量和質(zhì)量等重要數(shù)據(jù)，以進(jìn)行有效的管理。水箱的液位計(jì)量十分重要，合理的液位可保證水箱安全、可靠、高效地運(yùn)行。管理人員都希望找到一種既價(jià)格便宜、使用壽命長(zhǎng)、使用維護(hù)方便，又能滿足精度要求的實(shí)時(shí)在線測(cè)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(cè)量設(shè)備，在此基礎(chǔ)上，發(fā)明了多種類型的液位計(jì)，從*初的浮球式，到內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)、差壓式、超聲波及雷達(dá)液位計(jì)等，隨著液位計(jì)產(chǎn)品的測(cè)量精度與性能與功能的提升，液位計(jì)的價(jià)格逐漸增加。對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)的測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員來(lái)說，要根據(jù)各種液位計(jì)的特點(diǎn)、用戶的要求和經(jīng)濟(jì)性，合理選用液位計(jì)，達(dá)到*佳的性價(jià)比。本文就是針對(duì)于用戶在水箱液位計(jì)的選型過程中產(chǎn)生的問題，簡(jiǎn)要介紹了水箱計(jì)量的目的、方法，以及水箱常用液位計(jì)的基本原理、特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)。根據(jù)不同液位計(jì)的性能特點(diǎn)提出了液位計(jì)的選型原則。
二、液位計(jì)分類及技術(shù)要求：
1.1液位計(jì)分類
按水箱液位測(cè)量原理來(lái)分類:有直接式液位測(cè)量?jī)x表、差壓式液位測(cè)量?jī)x表、浮力式液位測(cè)量?jī)x表、電氣式液位測(cè)量?jī)x表、超聲波式液位測(cè)量?jī)x表、雷達(dá)液位測(cè)量?jī)x表、放射性液位測(cè)量?jī)x表等。根據(jù)測(cè)量的介質(zhì)特性來(lái)分類:常用的液位計(jì)有重錘浮球式液位計(jì)、內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、超聲波液位計(jì)、差壓液位計(jì)等。
1.2測(cè)量方法的選擇依據(jù)
通常根據(jù)測(cè)量要求來(lái)選擇液位測(cè)量方法。測(cè)量要求一般有以下幾方面:
 (1)測(cè)量范圍、需要的精度及測(cè)量功能;
 (2)測(cè)量?jī)x所處的環(huán)境;
 (3)被測(cè)介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和狀態(tài)，如強(qiáng)酸、強(qiáng)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(cè)對(duì)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(jìn)出料口等。
選擇測(cè)量方法時(shí)，要注意以下幾點(diǎn):
 (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**商的具體要求;
 (3)實(shí)際的工藝情況。
2電廠常見液位計(jì)的性能特點(diǎn)
2.1內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)
內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)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(shí)，液位計(jì)本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的永久磁鐵通過磁藕合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)1800，當(dāng)液位上升時(shí)翻柱由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，當(dāng)液位下降時(shí)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(shí)際高度，從而實(shí)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(hào)或模擬量信號(hào)。
內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)主要技術(shù)指標(biāo):
測(cè)量范圍:0.356m}Z};
精度:士10mm(就地指示型)。
內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)特點(diǎn):
 (1)適用于高溫、高壓和腐蝕性等場(chǎng)合，可就地顯示和遠(yuǎn)程控制。本體管采用無(wú)縫鋼管，連接管處采用拉孔焊接，內(nèi)部無(wú)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(cè)量范圍比較大。
 (3)對(duì)于大量程(}6m)的測(cè)量，考慮到運(yùn)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。內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)中潤(rùn)滑油在冬季寒冷地區(qū)可能會(huì)凍結(jié)，可采用保溫夾套。
2.2重錘浮球式液位計(jì)
重錘浮球式液位計(jì)是利用物體在液體中浮力的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量。這種液位計(jì)國(guó)外從20世紀(jì)30年代就開始使用，至今仍有比較高的市場(chǎng)占有率。
重錘浮球式液位計(jì)主要技術(shù)指標(biāo):
測(cè)量范圍:0一20m;
精度:士10mm
重錘浮球式液位計(jì)特點(diǎn):
 (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，觀測(cè)直觀。
 (2)精度不高，只能做工業(yè)測(cè)量用。
 (3)由于浮球隨著液位波動(dòng)，對(duì)液位測(cè)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(cè)量。外浮頂罐也不宜采用此種液位計(jì)，因?yàn)槿菀资艿斤L(fēng)的影響，使指針不停擺動(dòng)，導(dǎo)致指示不穩(wěn)定。　　
2.3雷達(dá)液位計(jì)
雷達(dá)液位計(jì)是利用超高頻電磁波經(jīng)天線向被測(cè)容器的液面發(fā)射，當(dāng)電磁波碰到液面后反射回來(lái)，儀表檢測(cè)出發(fā)射波及回波的時(shí)差，從而計(jì)算出液面高度。
雷達(dá)液位計(jì)主要技術(shù)指標(biāo):
測(cè)量范圍:0一40m;
精度:士1mm
雷達(dá)液位計(jì)特點(diǎn):
 (1)適用于大型立罐和球罐等測(cè)量。
 (2)儀表精度分為工業(yè)測(cè)量級(jí)和計(jì)量級(jí)精度，可滿足不同測(cè)量和計(jì)量的要求。安裝簡(jiǎn)單，但其下方不得存在遮擋物體，否則會(huì)影響微波的發(fā)射和接收，通常安裝在罐頂，價(jià)格高。
 (3)被測(cè)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)、液位的湍流狀態(tài)、介質(zhì)中氣泡的大小，均會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。
2.4超聲波液位計(jì)
采用超聲波測(cè)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(hào)激勵(lì)發(fā)出超聲波，超聲波通過介質(zhì)傳播到達(dá)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(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由二次儀表測(cè)出從發(fā)射聲波到接收到信號(hào)所需的時(shí)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(jì)算出液位高度。
超聲波液位計(jì)
主要技術(shù)指標(biāo):
測(cè)量范圍:0一50m;
精度:士1mm
超聲波液位計(jì)特點(diǎn):
 (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(cè)量。
 (2)對(duì)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(qiáng)的石油產(chǎn)品液位測(cè)量，液體表面的懸浮物及泡沫會(huì)影響聲波的反射強(qiáng)度。
 (6)真空系統(tǒng)的水箱不能用超聲波液位計(jì)。
2.5差壓液位計(jì)
壓強(qiáng)可以用液位高度和液體密度的乘積來(lái)表示。差壓液位計(jì)就是通過測(cè)量壓強(qiáng)來(lái)得到液位的。此外，還可測(cè)量介質(zhì)的質(zhì)量、體積和密度。早期由于靜壓變送器的測(cè)量精度比較低，受環(huán)境溫度影響比較大，所以差壓液位計(jì)并未被廣泛采用。近些年由于變送器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，差壓液位計(jì)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(jì)特點(diǎn):
 (1)安裝簡(jiǎn)單，無(wú)可動(dòng)部件，工作可靠，日常使用維護(hù)量小。
 (2)測(cè)量介質(zhì)的密度、質(zhì)量精度較高，測(cè)量液位精度一般。
 (3)大風(fēng)引起的氣壓變化會(huì)影響測(cè)量精度。
 (4)不能用于測(cè)量介質(zhì)分層的水箱液位。
 (5)尤其適用于遠(yuǎn)傳信號(hào)和遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2.6電廠水箱常用液位計(jì)性能比較
常用液位計(jì)性能比較如表1所示。
三、用戶需求
液位計(jì)是水箱必不可少的測(cè)量?jī)x表。用戶對(duì)水箱液位監(jiān)控一般要求就地、遠(yuǎn)傳兩種。
就地液位計(jì)安裝在現(xiàn)場(chǎng)，能夠直觀、醒目地看到液位，供巡檢時(shí)檢查或與DCS比對(duì)。用戶一般傾向于選用重錘浮球式液位計(jì)或者不帶遠(yuǎn)傳功能的內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)。
遠(yuǎn)傳液位計(jì)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(hào)，遠(yuǎn)傳至操作控制室供二次儀表或計(jì)算機(jī)裝置進(jìn)行集中顯示、報(bào)警或自動(dòng)控制。內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、超聲波液位計(jì)和差壓液位計(jì)均可設(shè)置遠(yuǎn)傳功能，其中差壓液位計(jì)*適用于遠(yuǎn)傳。
四、經(jīng)濟(jì)性
經(jīng)濟(jì)性是選用液位計(jì)時(shí)需考慮的一個(gè)重要指標(biāo)。重錘浮球式液位計(jì)和內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)價(jià)格比較便宜，重錘浮球式液位計(jì)價(jià)格一般為1500元/米(設(shè)備制造廠提供)，內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)價(jià)格一般為2000元/米(設(shè)備制造廠提供);差壓式液位計(jì)比前兩種貴些;雷達(dá)液位計(jì)和超聲波液位計(jì)價(jià)格比較高。常用液位計(jì)的價(jià)格高低一般為:雷達(dá)液位計(jì)>超聲波液位計(jì)>差壓液位計(jì)>內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)>重錘浮球式液位計(jì)。
五、結(jié)論
上述常用液位計(jì)均能滿足水箱液位測(cè)量要求，也均有使用。
對(duì)于就地液位計(jì)，一般可選用重錘浮球式或者不帶遠(yuǎn)傳功能的內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)。重錘浮球式液位計(jì)顯示醒目，但存在一定的機(jī)械磨損。內(nèi)襯四氟磁翻板液位計(jì)磁性會(huì)隨著時(shí)間推移而減弱，從而影響液位計(jì)的正常運(yùn)行。在設(shè)備檢修時(shí)應(yīng)對(duì)液位計(jì)進(jìn)行例行檢查，以減小其日常運(yùn)行的故障率。
對(duì)于遠(yuǎn)傳液位計(jì)，通常選用差壓式液位計(jì)。超聲波液位計(jì)和雷達(dá)液位計(jì)在技術(shù)上存在著相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，但其價(jià)格昂貴，對(duì)使用環(huán)境要求較高。如果用戶要求計(jì)量精度高而投資又不受限制，則可以采用超聲波或者雷達(dá)液位計(jì)。
不建議選用就地、遠(yuǎn)傳一體化的液位計(jì)，這種液位計(jì)一旦損壞，水箱液位的測(cè)量將無(wú)法進(jìn)行。
綜上所述，液位計(jì)的選型原則為:技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，管理上方便，保證水箱在系統(tǒng)中穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。