引言
物位測量是一個較為寬泛的概念，實際上工業生產中所說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量，液位則是液體原料的高度測量，這里液位又包括液位信號器和連續液位測量兩種。液位信號器是對幾個固定位置的液位進行測量，用于液位的上、下限報警，比如高加液位高報警開關，疏水罐液位開關等。連續液位測量是對液位連續地進行測量，它**地應用于電廠各個熱力系統中，連續測量液位對監控、分析具有非常重要的意義。下面對我廠一二期投產機組實際應用中的幾種連續液位測量方法進行分析與比較。并對各自的原理、特點等進行了較系統的比較分析，希望對今后液位計的設計、選型有一定的幫助。


 
　　1 磁翻板液位計
　　1.1 測量原理
　　磁翻板液位計原理如圖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，通過磁耦合作用帶動磁翻板組件翻轉。當液位上升時，磁翻板的紅色面朝外；液位下降時，白色面朝外。故根據磁翻板的顏色即可確定液位。浮子內磁鐵與磁翻板磁性結構如圖1—1b所示，每片翻板間的距離一般為10 mm。采用幾臺磁翻板裝置串聯可增大量程。
　　圖1-1 磁翻板液位計原理
　　1.2 應用效果
這種液位測量在我廠應用**，如各儲水罐的液位測量，酸堿罐的液位顯示，主機高加水位的顯示等，這種測量方法簡單、直觀，成本也較低

　　2 差壓法
　　2.1測量原理
　　差壓測量方法的工作原理，1、2-閥門；3-差壓變送器。對于開口容器或常壓容器，閥門1及氣相引壓管道可以省掉。壓力差與液位的關系為 ΔP=P2-P1=ρgH
　　式中：ΔP-變送器正、負壓室壓力差；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。電流信號送至DCS或PLC控制系統，進行量程設定，后在監視畫面顯示對應液位值。
　　2.2 應用效果
　　差壓法測量在我廠也有實際應用，比如一期工程高加水位測量，輔汽疏水擴容器液位測量等，其優點是
　　（1）原理簡單，產品成熟。
（2）具有遠傳功能。
 
　　3 超聲波法
　　3.1 測量原理
　　超聲波物位計的工作原理是由換能器（探頭）發出高頻超聲波脈沖遇到被測介質表面被反射回來，部分反射回波被同一換能器接收，轉換成電信號。超聲波脈沖以聲波速度傳播，從發射到接收到超聲波脈沖所需時間間隔與換能器到被測介質表面的距離成正比。此距離值D與聲速C和傳輸時間T之間的關系可以用公式表示：D=CxT/2。
　　特點：由于采用了的微處理器和獨特的EchoDiscovery回波處理技術，超聲波物位計可以應用于各種復雜工況。換能器內置溫度傳感器，可實現測量值的溫度補償。
　　超聲波換能器采用佳聲學匹配之技術，使其發射功率能更有效地輻射出去，提高信號強度，從而實現準確測量。
　　安裝要求：換能器發射超聲波脈沖時，都有一定的發射開角。從換能器下緣到被測介質表面之間，由發射的超聲波波束所輻射的區域內，不得有障礙物，因此安裝時應盡可能避開罐內設施，如：人梯、限位開關、加熱設備、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
　　由超聲波在介質中傳播原理可知，若介質壓力、溫度、密度、濕度等條件一定，則超聲波在該介質中傳播速度是一個常數。因此，當測出超聲波由發射到遇到液面反射被接收所需要的時間，則可換算出超聲波通過的路程，即得到了液位的數據。超聲波法：換能器將電功率脈沖轉換為超聲波，射向液面，經液面反射后再由換能器將該超聲波轉換為電信號。超聲波是機械波，傳播衰減小，界面反射信號強，且發射和接收電路簡單，因而應用較為**。
　　3.2 應用效果
我廠超聲波液位測量應用，如海淡系統水池液位、罐體液位、循泵海水液位等；但超聲波的傳播速度受介質的密度、濃度、溫度、壓力等因素影響，其測量精度較低。當遇到有霧氣或水汽凝結時，容易造成測量失效。
 
　　

4 電容法
　　4.1 測量原理
　　電容法：用于測量非導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-被測液體的相對介電常數；ε2-氣相介質的相對介電常數；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就能計算出液位H。圖4—2是用于測量導電液體的電容法原理[4]，其公式推導略。電容式液位儀價格較低，安裝容易，且可以應用于高溫、高壓的場合。但電容液位儀測量重復精度較低，需定期維修和重新標定，工作壽命也不是很長。
　　4.2 應用效果
我廠二期主油箱液位計測量就是電容式測量方法，實際應用來看，電容式測量容易受環境干擾，測量穩定性不怎么理想。


 
　　5 導波雷達
導波雷達料位計測量技術在近幾年來發展很快，是目前應用**的非接觸式測量方法，特別在液位測量。其測量原理：導波雷達料位計是一種微波料位計，它是微波（雷達）定位技術的一種運用。它是通過一個可以發射能量波（一般為脈沖信號）的裝置發射能量波，能量波在波導管中傳輸，能量波遇到障礙物反射，反射的能量波由波導管傳輸至接收裝置，再由接收裝置接收反射信號。根據測量能量波運動過程的時間差來確定物位變化情況。由電子裝置對微波信號進行處理，終轉化成與物位相關的電信號。
　圖5-1 導波雷達液位測量原理圖
　　5.2 應用效果
　　導波雷達液位計的優點：
　　（1）能耗低。導波雷達耗能小，采用系統回路24VDC供電而不是單獨的交流供電，從而大大節省了安裝費用。
　　（2）由于信號在波導體中傳輸不受液面波動和儲罐中的障礙物等的影響，因而儀表所接收到的返回信號能量相應較強，約為所發射能量的20%[既0.02mW]，而且返回信號中的干擾性雜散信號極小，基本對測量信號無影響。
　　（3）介質介電常數的變化對測量性能無明顯影響。導波雷達采用傳輸時間來測量介質液位，信號自烴類[介電常數2～3]液體表面或自水[介電常數80]面反射回傳的時間一樣的，不同的只是信號幅度[強度]的差別。
　　（4）由于光速電磁波、是恒定的，不需要任何遷移來改變儀表量程，不需現場標定，僅需現場輸入有關參數即可使用。多臺儀表在效驗臺上僅需幾分鐘即可組態調校完畢，在組態時，需接上24VDC電源并提供每個儲罐的測量參數。
　　（5）介質密度的變化對測量無影響，介質密度的變化影響浸沒于介質中物體所受到的浮力，但不影響電磁波在波導體中的傳播。
　　（6）霧氣和泡沫對測量無影響，由于電磁波不通過空間傳播，因而霧氣不會引起信號的衰減，泡沫也不會對信號進行散射而損失能量。
　　（7）介質在波導體上的沉積和涂污對液位測量的影響極小。介質在探頭上的涂污對測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，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計為超聲波液位計，靜態時，能準確測量液位，當水箱進入酸液以后，超聲波液位計就因酸霧影響，不能準確測量。后改為導波雷達液位計后，再無類似缺陷出現。
　　隨著導波雷達液位計的技術發展，耐高溫高壓的導波雷達液位計也有應用，我廠二期高加液位測量、除氧器液位測量就采用了這種液位計，目前投用情況良好。
 
　　6 總結
　　縱觀上述五種不同的連續液位測量方法在我廠的實際應用情況分析，磁翻板液位計憑著測量方法簡單、直觀，成本也較低，作為運行人員就地監測，應用**。遠傳式儀表，就準確性和可靠性而言，導波雷達液位計，憑著近乎完美無缺的性能，無論是在測高溫高壓環境、真空環境、酸堿環境及磨石粉場石膏物料測量環境，都有著非常良好的表現，是一種比較值得推廣應用的連續液位測量設備。

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