淺談投入式液位計(jì)在工業(yè)中的應(yīng)用

摘 要：投入式液位傳感器是一種測(cè)量液位的壓力傳感器，基于所測(cè)液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用隔離型擴(kuò)散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，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)，一般適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測(cè)量。

一、投入式液位計(jì)測(cè)量原理

    投入式液位計(jì)的基本工作原理就是靜壓液位測(cè)量，即所測(cè)液體靜壓與該液體高度成正比的原理。液體介質(zhì)中，某一個(gè)深度產(chǎn)生的壓力就是測(cè)量點(diǎn)以上的介質(zhì)自身的重量所產(chǎn)生的。它與介質(zhì)的密度和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣瘸烧?。通過公式P=ρGH 反映了他們之間的比例關(guān)系。其中P=壓力，ρ=介質(zhì)密度，G=重力加速度，H=測(cè)量點(diǎn)的深度。

    投入式液位變送器一般采用擴(kuò)散硅或陶瓷敏感元件的壓阻效應(yīng)，將靜壓轉(zhuǎn)成電信號(hào)。經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性校正。轉(zhuǎn)換成4-20mADC 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。投入式液位變送器的傳感器部分可直接投入到液體中，變送器部分可用法蘭支架固定，安裝使用極為方便。固態(tài)結(jié)構(gòu)，無可動(dòng)部件，高可靠性，使用壽命長(zhǎng)從水、油到粘度較大的糊狀都可以進(jìn)行高精度測(cè)量，不受被測(cè)介質(zhì)起泡、沉積、電氣特性的影響寬范圍的溫度補(bǔ)償。它還具有電源反相極性保護(hù)及過載限流保護(hù)。

二、投入式液位計(jì)的特點(diǎn)

    投入式液位計(jì)精巧的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便?？蓭в兄劐^的傳感器，適用于石油、化工、電力等行業(yè)的液位測(cè)量。

    投入式液位計(jì)優(yōu)點(diǎn)主要是：測(cè)量精度高；安裝方便；信號(hào)可遠(yuǎn)傳遙控；可以通過選擇不同的材料抵抗各種介質(zhì)的腐蝕；適合用于防爆場(chǎng)合；價(jià)格適中。穩(wěn)定性好，滿度、零位長(zhǎng)期穩(wěn)定，不受被測(cè)介質(zhì)起泡、沉積、電氣特性的影響。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。固態(tài)結(jié)構(gòu)，無可動(dòng)部件，高可靠性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)耐用，使用壽命長(zhǎng)。

    投入式液位計(jì)缺點(diǎn)表現(xiàn)為：測(cè)量信號(hào)需要換算；無法測(cè)量超過125℃的高溫介質(zhì)溫度；測(cè)量介質(zhì)的密度必須均勻一致。了解了投入式液位計(jì)的基本工作原理之后，很多人對(duì)投入式液位變送器主要技術(shù)指標(biāo)是一知半解。

三、投入式液位變送器主要技術(shù)指標(biāo)

    以某一種投入式液位計(jì)為例，其測(cè)量范圍：0.3～110m 精度：0.2、0.5、1.0 級(jí)，工作溫度：-20～80℃，輸出信號(hào)：二線制4～20mADC，電源電壓：標(biāo)準(zhǔn)24VDC，不靈敏區(qū)：≤±1.0%FS 負(fù)載能力：0-600Ω，相對(duì)溫度：≤85% 。防護(hù)等級(jí)：IP68 防爆標(biāo)志：ExiaⅡCT4-7.

四、投入式液位計(jì)的應(yīng)用

    投入式靜壓液位計(jì)具有標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)功能，以防止浪涌電壓、射頻干擾、過電壓和反極性保護(hù)，以確保高可靠性。目前，立式金屬罐底量測(cè)量還處于離線狀態(tài)，即在空罐狀態(tài)下由人工測(cè)量，再通過幾何測(cè)量法給出的公式得出底量增

量。這種方法無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且實(shí)時(shí)性差。而投入式液位計(jì)能彌補(bǔ)這一不足。投入式液位計(jì)是液位計(jì)中比較特殊的一種，我們平?？吹降哪菢右何挥?jì)都有一個(gè)特點(diǎn)，那就是只能夠測(cè)量一些精致的或者是沒有流速的液體，但投入式液位計(jì)能夠測(cè)量到流速非常的快液體物位。從而可以廣泛地用于非密封場(chǎng)合（敞口容器）的液位測(cè)量。

1.應(yīng)用案例：

    某煤化工公司循環(huán)水裝置應(yīng)用投入式液位計(jì)9 臺(tái)，用于測(cè)量循環(huán)水涼水塔塔下水池的液位，污水處理裝置應(yīng)用投入式液位計(jì)3 臺(tái)，用于測(cè)量污水集水池的液位?；赜盟b置應(yīng)用投入式液位計(jì)3 臺(tái)，用于測(cè)量回用水回收池液位及回收水儲(chǔ)罐液位。效果良好。之前均使用超聲波液位計(jì)，探頭夏季存在凝液情況，冬季結(jié)霜嚴(yán)重，影響測(cè)量，波動(dòng)很大。

   某鋼鐵集團(tuán)污水處理廠提供投入式液位計(jì)，對(duì)需凈化處理的含大量酸性溶液的污水儲(chǔ)液槽進(jìn)行液位監(jiān)控。介質(zhì)中同時(shí)有大量的鐵屑漂浮物。安裝時(shí)，不將液位計(jì)投入到槽底，而是懸浮在距離槽底1M 左右的位置，并定期進(jìn)行清洗。保證探頭不被埋沒在槽底污物中，并且保持探頭膜片的潔凈。

    長(zhǎng)江航道大壩船閘采用投入式液位計(jì)對(duì)閘門上下游液位進(jìn)行監(jiān)控，保證船只在通過閘門時(shí)安全平穩(wěn)。具體應(yīng)用：在閘門內(nèi)外各安裝一套投入式液位計(jì)，通過內(nèi)外側(cè)液位變化的速度調(diào)整閘門打開的位置，直至上下游水位一致，船只通過后，關(guān)閘蓄水。

2.與其他種類液位計(jì)的比較

    在工業(yè)領(lǐng)域中，要測(cè)量液位，除了投入式液位計(jì)的靜壓液位測(cè)量外，還有許多其他的方式和原理。

    浮球液位計(jì)是一種依靠浮力原理測(cè)量液位的方法。通常是通過浮球與刻度尺配合的方式，使觀測(cè)者能夠直觀讀取液位的高度。優(yōu)點(diǎn)：能夠快速、直觀地讀數(shù)；價(jià)格低廉；安裝簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：精度低；安裝受容器形狀結(jié)構(gòu)的限制比較大；不適合用于腐蝕性強(qiáng)、有危險(xiǎn)性的介質(zhì)；無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié)。

    磁翻板液位計(jì)是靠安裝在容器內(nèi)部的磁力浮子，帶動(dòng)容器外部的磁力翻板翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換和液位顯示。優(yōu)點(diǎn)：能夠快速、直觀地讀數(shù)；價(jià)格較低；可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)：精度低；安裝復(fù)雜；量程限制；安裝體積比較大。

    電容式液位傳感器是利用電容兩極板間電容值變化測(cè)量液面的高低。優(yōu)點(diǎn)：體積較小，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介質(zhì)。缺點(diǎn)：介質(zhì)和液面上部的介電常數(shù)必須保持恒定才能準(zhǔn)確測(cè)量；測(cè)量范圍受金屬棒長(zhǎng)度限制；對(duì)容器材質(zhì)有較高的要求；被測(cè)介質(zhì)具有導(dǎo)電性。

    雷達(dá)液位計(jì)是通過探測(cè)自身發(fā)出的微波（波長(zhǎng)很短的電磁波）被液面反射后的信息換算物面位置。優(yōu)點(diǎn)：可以測(cè)量壓力容器內(nèi)液位，可以忽略高溫、高壓、結(jié)垢和冷凝物的影響；精度較高；與介質(zhì)無直接接觸；耐腐蝕性強(qiáng)；可在真空環(huán)境中使用；安裝簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴；受容器幾何結(jié)構(gòu)和材料特性影響；容易受電磁波干擾。

    超聲波液位計(jì)是通過探測(cè)自身發(fā)出的超聲波被液面反射后的信號(hào)換算物面位置的。優(yōu)點(diǎn)：與介質(zhì)無直接接觸；耐腐蝕性強(qiáng)；精度較高；安裝簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：價(jià)格比較昂貴；超聲波受傳輸媒介的氣體成分影響較大；受容器幾何結(jié)構(gòu)特性影響較大；不適用于有氣泡或懸浮物的介質(zhì)；容易受電磁波干擾，冬季使用容易結(jié)霜影響測(cè)量。

3.安裝注意事項(xiàng)

   儀表安裝環(huán)境應(yīng)符合要求，應(yīng)盡量避免安裝在有劇烈振動(dòng)，強(qiáng)熱源和有大量腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中。測(cè)量頭安裝時(shí)檢查可配穩(wěn)定架，因穩(wěn)定架較重，裝配時(shí)應(yīng)使夾子與測(cè)量之間的導(dǎo)氣電纜不受力，以防止導(dǎo)氣電纜接頭松動(dòng)而泄漏。