不同工況條件下物位儀表選擇

顧 健

中鹽常化股份有限公司，江蘇常州 213000

在工業生產工程中，我們經常會遇到需要測量各種固體物料和液體物料的料位。我們把罐、塔、釜、遲等容器中存放的液體表面位置稱為液位；把料斗、料倉等儲存的固體顆粒、粉料等堆積高度或表面位置稱為料位；把兩種互不相溶液體的界面位置稱為界位。測量這些物位的時候根據工藝、測量精度和性價比等要求，我們必須有針對性的選擇測量儀表，這樣才能最大程度的滿足需要、節約成本。

常用于測量料位的料位計有連通器式、浮力式、吹泡式、差壓式、電容式、超聲波式等。

連通式就是指最普通的玻璃管液位計（見圖1，圖中1-被測容器；2-玻璃管；3-指示標度尺；4、5-閥；6、7-連通管），它的優點是結構簡單，價格便宜，測量直觀，適用于現場使用，但是容易破損和結垢，造成讀數困難，不便于遠傳。

圖1 玻璃管液位計原理

圖2 磁翻板液位計原理

浮力式液位計是依靠浮子浮在液體中隨液面變化而升降。它的特點是結構簡單，價格較低，我們經常用到的磁翻板液位計就是屬于浮力式（見圖2，圖中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），針對不同介質可以選擇適合材質的浮子，浮子裝有一組永磁鐵，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，適用于各種儲罐的液位測量，配合變送單元可以方便的實現遠傳，且價格適中。

吹泡式液位計是應用靜壓原理測量敞口容器液位（見圖3，圖中1-過濾器；2-減壓閥；3-節流元件；4-轉子流量計；5-變送器），壓縮空氣經過過濾減壓閥后，再經定值器輸出一定的壓力分兩路輸出，一路用導管伸入容器底部，另一路接入壓力變送器進行指示和遠傳，利用液位變化時氣泡吹出克服液柱的靜壓力也發生變化的原理來測量，結構簡單，價格低廉，適用于有腐蝕性、粘度大、有懸浮顆粒、易揮發起霧等的敞口容器，但是精度較低。

圖3 吹泡法液位計原理

圖4 差壓式液位計原理

差壓式液位計（見圖4，圖中1、2-閥門；3-差壓變送器）有兩個取壓口。氣相取壓點處壓力為設備內氣相壓力；液相取壓點處壓力除受氣相壓力作用外，還受液柱靜壓力的作用，液相和氣相壓力之差，就是液柱所產生的靜壓力。對于開口容器或常壓容器，氣相導壓管和閥門1可以省掉。此類液位計適應能力強，占用空間小，易安裝，被廣泛應用。需要注意的是如果介質含雜質多，易結晶、凝聚或自聚，須采用法蘭式。且差壓式液位計可以用來測量界面，但被測量的兩種介質必須充滿容器，使容器不含氣相，原理和測量氣液相液面相同。

電容式液位計是采用測量電容的變化來測量液面的高低的（見圖5）。它是一根金屬棒插入盛液容器內，金屬棒作為電容的一個極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質即為液體及其上面的氣體。當液位變化時，兩電極間總的介電常數值隨之變化因而電容量也發生相應變化。此類液面計適用于腐蝕性、高壓等的介質測量，易實現遠傳。

圖5 電容式液位計原理

超聲波物位計是利用超聲波在氣體、液體或固體中的衰減、穿透能力和聲阻抗不同的性質來測量兩種介質的界面。超聲波物位計適用能力強，不但能測量液體液面（測量液體液面時必須注意介質波動、起泡沫、揮發起霧等會嚴重影響測量精度）、兩種液體間的界面，還能測量固體物料的料位，具有精度高、反應快等優點，但其成本高、維護維修困難，多用于要求測量精度較高的場合。

本文對各種常用物位計的測量原理和優缺點進行了分析比較，在實際應用中，須根據價格、測量精度、被測介質特性等因素進行合理選擇物位計種類。

[1]樂嘉謙.儀表工手冊[M].北京：化學工業出版社，1998，4.

[2]趙玉珠.測量儀表與自動化[M].石油大學出版社，1997，2.