液位計(jì)簡介R0.doc

液位計(jì)Level gauge（LG）概述液位計(jì)（Level gauge）是物位儀表的一類，用來測量液位、顯示液位的一類儀表，是企業(yè)自動(dòng)化的重要檢測工具。主要用于生產(chǎn)過程中對(duì)罐、釜、塔等液位或界面的檢測與控制。中國船級(jí)社（CCS）要求參照海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)規(guī)范第1篇 第3章 附錄1 平臺(tái)入級(jí)產(chǎn)品持證要求一覽表：8.20：液位測量系統(tǒng)（含傳感器）證件類型：制造廠證明（應(yīng)提供型式認(rèn)可證書）認(rèn)可模式：型式認(rèn)可B（可選項(xiàng)：型式認(rèn)可A；工廠認(rèn)可）8.48：液位變送器證件類型：制造廠證明（應(yīng)提供型式認(rèn)可證書）認(rèn)可模式：型式認(rèn)可B（可選項(xiàng)：型式認(rèn)可A）目前主要運(yùn)作品牌：K-TEK、MAGTECH、MEGNETROL種類磁浮子液位計(jì)，也叫磁翻板液位計(jì)、磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)、磁性浮子液位計(jì)；磁致伸縮液位計(jì)；投入式液位計(jì)；外測式液位儀；超聲波液位計(jì)；雷達(dá)液位計(jì)；電容式液位計(jì)；伺服液位計(jì)；玻璃管液位計(jì)；電接點(diǎn)液位計(jì)；射頻導(dǎo)納液位計(jì)；壓力液位變送器：也叫靜壓式液位變送器；等等。（1） 磁浮子液位計(jì)（Liquid level gauge with magnetic float）結(jié)構(gòu)原理：模擬式磁浮子液位變送器，由液位傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器兩部分組成。液位傳感器由裝在不銹鋼護(hù)管內(nèi)的若干干簧管和若干電阻構(gòu)成，護(hù)管緊固在測量管（主體管）外側(cè)；信號(hào)轉(zhuǎn)換器由電子模塊組成，安置在傳感器頂端或底端的防爆接線盒內(nèi)。磁浮子式液位計(jì)和被測容器形成連通器，保證被測量容器與測量管體間的液位相等。當(dāng)液位計(jì)測量管中的浮子隨被測液位變化時(shí)，浮子中的磁性體與顯示條上顯示色標(biāo)中的磁性體作用，使其翻轉(zhuǎn)，紅色表示有液，白色表示無液，以達(dá)到就地準(zhǔn)確顯示液位的目的；就地顯示磁性浮子式液位計(jì)具有顯示直觀醒目、不需電源，安裝方便可靠，維護(hù)量小，維修費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，是玻璃管，玻璃板液位計(jì)的升級(jí)換代產(chǎn)品?？蓮V泛應(yīng)用于石油，化工，電站，制藥，冶金，船舶工業(yè)，水/污水處理等行業(yè)的罐，槽，箱等容器的液位檢測。用戶還可根據(jù)工程需要，配合磁控液位計(jì)使用，可就地?cái)?shù)字顯示，或輸出420mA的標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)傳電信號(hào)，以配合記錄儀表，或工業(yè)過程控制的需要。也可以配合磁性控制開關(guān)或接近開關(guān)使用，對(duì)液位監(jiān)控報(bào)警或?qū)M(jìn)液出液設(shè)備進(jìn)行控制。磁浮球液位計(jì)特點(diǎn)磁浮球液位計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、性能穩(wěn)定、使用壽命長、便于安裝維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。磁浮球液位計(jì)的應(yīng)用主要廣泛運(yùn)用于石油加工、食品加工、化工、水處理、制藥、電力、造紙、冶金、船舶和鍋爐等領(lǐng)域中的液位測量。（2） 磁致伸縮液位計(jì)（Magnetostrictive liquid level meter）結(jié)構(gòu)原理：磁致伸縮液位計(jì)的傳感器工作時(shí)，傳感器的電路部分將在波導(dǎo)絲上激勵(lì)出脈沖電流，該電流沿波導(dǎo)絲傳播時(shí)會(huì)在波導(dǎo)絲的周圍產(chǎn)生脈沖電流磁場。在磁致伸縮液位計(jì)的傳感器測桿外配有一浮子，此浮子可以沿測桿隨液位的變化而上下移動(dòng)。在浮子內(nèi)部有一組永久磁環(huán)。當(dāng)脈沖電流磁場與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場想遇時(shí)，浮子周圍的磁場發(fā)生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導(dǎo)絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)波脈沖，這個(gè)脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)絲傳回并由檢出機(jī)構(gòu)檢出。通過測量脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的時(shí)間差可以精確地確定浮子所在的位置，即液面的位置。磁致伸縮液位計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢：磁致伸縮液位計(jì)適合于高精度要求的清潔液位的液位測量，精度達(dá)到1mm，最新產(chǎn)品精度已經(jīng)可以達(dá)到0.1mm。磁致伸縮液位計(jì)還可應(yīng)用于兩種不同液體之間的界位測量量。防爆型設(shè)計(jì)，適合危險(xiǎn)場合，智能電子線路設(shè)計(jì)可計(jì)算出容積量；唯一可動(dòng)部件為浮子，維護(hù)量極低。優(yōu)點(diǎn)：a. 可靠性強(qiáng)：由于磁致伸縮液位計(jì)采用波導(dǎo)原理，無機(jī)械可動(dòng)部分，故無摩擦，無磨損。整個(gè)變換器封閉在不銹鋼管內(nèi)，和測量介質(zhì)非接觸，傳感器工作可靠，壽命長。b. 精度高：由于磁致伸縮液位計(jì)用波導(dǎo)脈沖工作，工作中通過測量起始脈沖和終止脈沖的時(shí)間來確定被測位移量，因此測量精度高，分辨率優(yōu)于0.01%FS，這是用其它傳感器難以達(dá)到的精度。c. 安全性好：磁致伸縮液位計(jì)的防爆性能高，本安防爆，使用安全，特別適合對(duì)化工原料和易燃液體的測量。測量時(shí)無需開啟罐蓋，避免人工測量所存在的不安全性。d. 磁致伸縮液位計(jì)易于安裝和維護(hù)簡單：磁致伸縮液位儀一般通過罐頂已有管口進(jìn)行安裝，特別適用于地下儲(chǔ)罐和已投運(yùn)儲(chǔ)罐的安裝，并可在安裝過程中不影響正常生產(chǎn)。e. 便于系統(tǒng)自動(dòng)化工作：磁致伸縮液位計(jì)的二次儀表采用標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)，便于微機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，容易實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作，提高整個(gè)測量系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。（3） 投入式液位計(jì)（Pressure level gauge）結(jié)構(gòu)原理：投入式液位計(jì)（靜壓液位計(jì)液位變送器液位傳感器水位傳感器）是一種測量液位的壓力傳感器。靜壓投入式液位變送器（液位計(jì)）是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用壓力敏感傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（一般為420mA15VDC）。投入式液位計(jì)是一種測量液位的壓力傳感器，廣泛應(yīng)用于水廠、污水處理廠、城市供水、高樓水池、水井、礦井、工業(yè)水池、水罐、油池、水文地質(zhì)、水庫、河道、海洋等場所。特點(diǎn)：a. 穩(wěn)定性好，滿度、零位長期穩(wěn)定性可達(dá) 0.%FS/ 年。在補(bǔ)償溫度 0 70 范圍內(nèi)，溫度飄移低于 0.1%FS ，在整個(gè)允許工作溫度范圍內(nèi)低于 0.3%FS 。b. 具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路，在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器，異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流在 35MA 以內(nèi)。c. 固態(tài)結(jié)構(gòu)，無可動(dòng)部件，高可靠性，使用壽命長。d. 安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)耐用。（4） 超聲波液位計(jì)（Ultrasonic liquid level meter）結(jié)構(gòu)原理：超聲波液位計(jì)是由微處理器控制的數(shù)字物位儀表。在測量中脈沖超聲波由傳感器（換能器）發(fā)出，聲波經(jīng)物體表面反射后被同一傳感器接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。并由聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間來計(jì)算傳感器到被測物體的距離。由于采用非接觸的測量，被測介質(zhì)幾乎不受限制，可廣泛用于各種液體和固體物料高度的測量。 超聲波液位計(jì)的原理是測量一個(gè)超聲波脈沖從發(fā)出到返回整個(gè)過程所需的時(shí)間。超聲波液位計(jì)垂直安裝在液體的表面，它向液面發(fā)出一個(gè)超聲波脈沖，經(jīng)過一段時(shí)間，超聲波液位計(jì)的傳感器接收到從液面反射回的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過變送器電路的選擇和處理，根據(jù)超聲波液位計(jì)發(fā)出和接收超聲波的時(shí)間差，計(jì)算出液面到傳感器的距離。優(yōu)勢：a. 非接觸式測量b. 無可動(dòng)部件、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長c. 耐腐蝕（探頭大多采用PVDF、PP等材料）d. 自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能e. 不受介質(zhì)濕度、粘度的影響f. 不受介質(zhì)介電常數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率的影響g. 優(yōu)異的性能價(jià)格比特點(diǎn)：a. 采用SMD技術(shù)（SMD：它是Surface Mounted Devices的縮寫，意為：表面貼裝器件，它是SMT(Surface Mount Technology 中文：表面黏著技術(shù)）元器件中的一種。），提高儀器可靠性；b. 自動(dòng)功率調(diào)整、增益控制、溫度補(bǔ)償；c. 先進(jìn)的檢測技術(shù)，豐富的軟件功能適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境；d. 采用新型的波形計(jì)算技術(shù)，提高儀表的測量精度；e. 具有干擾回波的抑止功能保證測量數(shù)據(jù)的真實(shí)；f. 16位D/A轉(zhuǎn)換，提高電流輸出的精度和分辯率；g. 傳感器采用四氟乙烯材料，可用于各種腐蝕性場合；h. 多種輸出形式：可編程繼電器輸出、高精度4-20mA電流輸出、Rs-485數(shù)字通信輸出；i. 分體超聲波液位探頭。（5） 雷達(dá)液位計(jì)（Radar level meter）結(jié)構(gòu)原理：雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射能量很低的極短的微波脈沖通過天線系統(tǒng)發(fā)射并接收。雷達(dá)波以光速運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)。一種特殊的時(shí)間延伸方法可以確保極短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定和精確的測量。 應(yīng)用指南雷達(dá)液位計(jì)應(yīng)用于水液儲(chǔ)罐、酸堿儲(chǔ)罐、漿料儲(chǔ)罐、固體顆粒、小型儲(chǔ)油罐。各類導(dǎo)電、非導(dǎo)電介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)。如煤倉、灰倉、油罐、酸罐等雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)a. 雷達(dá)液位計(jì)是非接觸式測量或TDR導(dǎo)波式測量；b. 雷達(dá)液位計(jì)應(yīng)用電磁脈沖進(jìn)行快速測量，精度高，抗干擾能力強(qiáng)；c. 耐腐蝕；d. 耐壓高；e. 耐溫高；優(yōu)勢及應(yīng)用：a. 雷達(dá)液位計(jì)可以測量液體、固體介質(zhì)比如：原油、漿料、原煤、粉煤、揮發(fā)性液體等；b. 可以在真空中測量可以測量所有介質(zhì)常數(shù)1.8的介質(zhì)，測量范圍可達(dá)35m；c. 供電和輸出信號(hào)通過一根兩芯線纜（回路電路），采用420mA輸出或數(shù)字型信號(hào)輸出；d. 非接觸式測量安裝方便采用極其穩(wěn)定的材料牢固耐用，精確可靠分辨率可達(dá)1mm；e. 不受噪音、蒸汽、粉塵、真空等工況影響；f. 不受介質(zhì)密度和溫度的變化，過程壓力可達(dá)40bar,介質(zhì)溫度可達(dá)300；g. 安裝方式有多種可以選擇：頂部安裝、側(cè)面安裝、旁通管安裝、導(dǎo)波管安裝；h. 調(diào)試可多種方式選擇：采用編程模塊調(diào)試（相當(dāng)于一個(gè)分析處理儀表）、SOFT軟件調(diào)試、HART手持編程器調(diào)試，調(diào)試起來方便快捷。（6） 電容式液位計(jì)（Electric capacity type liquidometer）概述：電容式液位計(jì)是依據(jù)電容感應(yīng)原理，當(dāng)被測介質(zhì)浸汲測量電極的高度變化時(shí)，引起其電容變化。它可將各種物位、液位介質(zhì)高度的變化轉(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。其良好的結(jié)構(gòu)及安裝方式可適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕，易結(jié)晶，防堵塞，防冷凍及固體粉狀、粒狀物料。它可測量強(qiáng)腐蝕型介質(zhì)的液位，測量高溫介質(zhì)的液位，測量密封容器的液位，與介質(zhì)的粘度、密度、工作壓力無關(guān)。結(jié)構(gòu)原理：電容式液位計(jì)是采用測量電容的變化來測量液面的高低的。它是一根金屬棒插入盛液容器內(nèi)，金屬棒作為電容的一個(gè)極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數(shù)1和液面上的介電常數(shù)2不同，比如：12，則當(dāng)液位升高時(shí)，電容式液位計(jì)兩電極間總的介電常數(shù)值隨之加大因而電容量增大。反之當(dāng)液位下降，值減小，電容量也減小。所以，電容式液位計(jì)可通過兩電極間的電容量的變化來測量液位的高低。電容液位計(jì)的靈敏度主要取決于兩種介電常數(shù)的差值，而且，只有1和2的恒定才能保證液位測量準(zhǔn)確，因被測介質(zhì)具有導(dǎo)電性，所以金屬棒電極都有絕緣層覆蓋。電容液位計(jì)體積小，容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié)，適用于具有腐蝕性和高壓的介質(zhì)的液位測量。特點(diǎn)：射頻電容技術(shù)，從根本上解決了溫度、濕度、壓力、物質(zhì)的導(dǎo)電性等因素對(duì)測量過程的影響，因而具有極高的抗干擾性和可靠性。能夠測量強(qiáng)腐蝕性的液體，如酸、堿、鹽、污水等?？蓽y量高溫、高壓介質(zhì)；過程溫度-40600；過程壓力-0.14.0MPa 個(gè)別智能一體化電容液位計(jì)具有獨(dú)特的兩點(diǎn)現(xiàn)場標(biāo)定技術(shù)為用戶輕松地使用產(chǎn)品提供了便利。其探極與變送器分為兩部分，連接二者的屏蔽電纜長度可達(dá)1千米，可安裝在環(huán)境極為惡劣的現(xiàn)場，特別適用于高溫、振動(dòng)、腐蝕、危險(xiǎn)及需要遠(yuǎn)方設(shè)定等場合。將液位變化傳遞給現(xiàn)場指示器指示出液位的實(shí)際高度。并配有液位報(bào)警器和液位遠(yuǎn)傳裝置。液位報(bào)警器可實(shí)現(xiàn)液位上下極限值控制、限位報(bào)警和事故聯(lián)鎖。液體遠(yuǎn)傳裝置可將液位變化線性地轉(zhuǎn)換成直流420mADC的電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的液位指示、控制記錄。液位計(jì)具有隔爆、本質(zhì)安全防護(hù)性能。整機(jī)由耐磨材料制成。因此具有耐腐蝕功能。（7） 伺服液位計(jì)（Servo liquidometer）結(jié)構(gòu)原理：伺服式液位計(jì)基于浮力平衡的原理，由微伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)體積較小的浮子，能精確地測出液位等參數(shù)。如右圖所示，浮子用測量鋼絲懸掛在儀表外殼內(nèi)，而測量鋼絲纏繞在精密加工過的外輪鼓上；外磁鐵被固定在外輪鼓內(nèi)，并與固定在內(nèi)輪鼓的內(nèi)磁鐵耦合在一起。當(dāng)液位計(jì)工作時(shí)，浮子作用于細(xì)鋼絲上的重力在外輪鼓的磁鐵上產(chǎn)生力矩，從而引起磁通量的變化。輪鼓組件間的磁通量變化導(dǎo)致內(nèi)磁鐵上的電磁傳感器(霍爾元件)的輸出電壓信號(hào)發(fā)生變化。其電壓值與儲(chǔ)存于CPU中的參考電壓相比較。當(dāng)浮子的位置平衡時(shí)，其差值為零。當(dāng)被測介質(zhì)液位變化時(shí)，使得浮子浮力發(fā)生改變。其結(jié)果是磁耦力矩被改變，使得帶有溫度補(bǔ)償?shù)幕魻栐妮敵鲭妷喊l(fā)生變化。該電壓值與CPU中的參考電壓的差值驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整浮子上下移動(dòng)重新達(dá)到平衡點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)反饋回路(如右圖所示)，其精確度可達(dá)0.7mm，而且，其自身帶有的掛料補(bǔ)償功能，能夠補(bǔ)償由于鋼絲或浮子上附著被測介質(zhì)導(dǎo)致的鋼絲張力的改變。典型安裝：（8） 玻璃管液位計(jì)（Gage glass）玻璃管液位計(jì)是一種直讀式液位測量儀表，適用于工業(yè)生產(chǎn)過程中一般貯液設(shè)備中的液體位置的現(xiàn)場檢測，其結(jié)構(gòu)簡單，測量準(zhǔn)確，是傳統(tǒng)的現(xiàn)場液位測量工具。玻璃管液位計(jì)要用于直接顯示各種罐、塔、槽、箱等容器內(nèi)介質(zhì)液位的高度；儀表上下針形閥都裝有法蘭。通過焊接在容器上的法蘭，與容器組成連通器，透過玻璃管就可直接顯示容器內(nèi)介質(zhì)液位的高度；針形閥內(nèi)裝有鋼球，當(dāng)玻璃管因事故而破裂時(shí)，鋼球在容器壓力作用下自動(dòng)關(guān)閉針形閥通道，以防止容器內(nèi)介質(zhì)外流（9） 電接點(diǎn)液位計(jì)（Electric contact liquid level meter）工作原理：電接點(diǎn)水位計(jì)根據(jù)水與汽電阻率不同而設(shè)計(jì)。測量筒的電極在水中對(duì)筒體的阻抗小。在汽中對(duì)筒體的阻抗大。 隨著水位的變化，電極在水中的數(shù)量產(chǎn)生變化。轉(zhuǎn)換成電阻值的變化。傳送到二次儀表，從而實(shí)現(xiàn)水位的顯示、 報(bào)警、保護(hù)聯(lián)鎖等功能。（10） 射頻導(dǎo)納液位計(jì)（RF admittance level meter）工作原理：射頻導(dǎo)納物位控制技術(shù)是一種從電容式物位控制技術(shù)發(fā)展起來的，防掛料性能更好，工作更可靠，測量更準(zhǔn)確，適用性更廣的物位控制技術(shù)，“射頻導(dǎo)納”中“導(dǎo)納”的含義為電學(xué)中阻抗的倒數(shù)，它由阻抗成份，容性成份，感性成份綜合而成，而“射頻”即高頻，所以射頻導(dǎo)納技術(shù)可以理解為用高頻電流測量導(dǎo)納的方法。高頻正弦振蕩器輸出一個(gè)穩(wěn)定的測量信號(hào)源，利用電橋原理，以精確測量安裝在待測量容器中的傳感器上的導(dǎo)納，