液位计的选型

摘要 本文对常用的几种液位计的工作原理及选型的指导思想进行了论述。

关键词 液位计；玻璃管；磁翻板；浮筒；差压；射线

中图分类号TQ056 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）45-0191-02

液位是指液体表面的位置，即液体表面在罐、塔、槽等容器中的高度。液位作为表征生产过程进行状况的重要变量之一，准确及时地对其进行检测在化工生产过程中是十分重要的，用来检测液位的仪表称为液位计。

在化工生产过程中常用的液位计有：玻璃管液位计、磁翻板液位计、浮筒液位计、差压式液位计（差压变送器）、γ射线液位计等。

1 玻璃管液位计

1.1 工作原理及结构

玻璃管液位计是最简单最普通的就地指示液位计，它是利用连通器原理来进行液位检测的，是一种直读式液位测量仪表。

玻璃管液位计在上、下阀上都装有M27×1.5或ZG3/4"的螺纹接头，与容器连接构成连通器，玻璃管液面与容器内液面保持一致，透过玻璃管可直接读得容器内液位的高度。玻璃管液位计还在上、下阀内都装有钢球，当玻璃管因意外事故破坏时，钢球在容器内压力作用下阻塞通道，这样容器便自动密封，可以防止容器内的液体继续外流。在液位计的阀端有阻塞孔螺钉，可供取样时用，或在检修时，放出液位计中的剩余液体时用。

1.2 特点及适用场合

1）读数清晰、直观、可靠；

2）结构简单、维修方便。

适用于工业生产过程中一般贮液设备中的液置的现场检测，由于玻璃管易碎，所以不适宜危险介质的测量，另外还要注意容器中的介质不能与玻璃管液位计接液部分的材质起腐蚀反应。

2 磁翻板液位计

2.1 工作原理及结构

磁翻板液位计是根据磁极耦合原理、阿基米德（浮力定律）、连通器原理巧妙地结合机械传动的特性而开发研制的一种专门用于液位测量的仪表。

该仪表有一个容纳浮球的腔体（称为主体管或外壳），腔体通过法兰或其他接口与容器组成一个连通器。这样，仪表的腔体内的液面与容器内的液面是相同高度的，所以腔体内的浮球会随着容器内液面的升降而升降；这时候我们并不能看到液位，所以我们在腔体的外面装了一个翻板显示器，因为我们在制造浮球时在浮球沉入液体与浮出部分的交界处安装了磁钢，它与浮球随液面升降时，它的磁性透过外壳传递给翻板显示器，推动磁翻板翻转180°；由于磁翻板是有红、白两个半圆柱合成的圆柱体，所以翻转180°后朝向翻板显示器外的会改变颜色（液面以下红色、以上白色），两色交界处即是液面的高度。

磁翻板液位计也可配置液位变送装置，将液位信号转化为4mA~20mA的电流信号进行远传，以实现对液位的远程监测和控制。

2.2 特点及适用场合

1）测量范围大，读数直观清晰；

2）密封结合面少，不易渗漏，安全可靠；

3）指示部分与被测介质完全隔离；

4）易于安装、维修方便。

适用于各种塔、罐、槽、球型容器和锅炉等设备的介质液位检测，尤其是在高温、高压、耐腐蚀的场合更能显示出其优势。它弥补了玻璃管液位计易破裂的缺陷，是目前使用较普遍的液位计的一种。但不适合高粘度介质液位的测量。

3 浮筒液位计

3.1 工作原理及结构

浮筒液位计是根据阿基米德定律和磁藕合原理设计而成的液位测量仪表。由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和指示器。浸在液体中的浮筒受到向下的重力，向上的浮力和弹簧弹力的复合作用。当这三个力达到平衡时，浮筒就静止在某一位置。当液位发生变化时，浮筒所受浮力相应改变，平衡状态被打破，从而引起弹力变化即弹簧的伸缩，以达到新的平衡。弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移。这样，通过指示器内磁感应元件和传动装置使其指示出液位而达到测量液位的目的。

3.2 特点及适用场合

1）测量范围大，最大可达3 000mm；

2）现场指示、远传兼容；

3）机械位移，使其具有良好的可靠性，从而提高了变送器的测量精度及灵敏度；

4）耐高温、高压，耐腐蚀性能强；

5）现场调试方便，易于检查和维护。

适用于压力容器内液位的测量，但不适合高粘度介质液位的测量。

4 差压式液位计（差压变送器）

4.1 工作原理及结构

差压式液位计（差压变送器）就是利用液体液位差引起的静压变化来测量液位高度的，例如：在水下1m的地方，其静压为P=ρgН=9.8kPa，同理在2m的地方，其静压为19.6kPa，但对于密闭的容器，由于其容器本身有压力，假如该压力为500kPa，这时，容器内1m的水下，实际压力位9.8kPa+500kPa，要测出实际水位，必须要将该压力减去，才能得到实际水的静压压力，所以就必须使用差压变送器，正压接在容器底部，负压接在容器顶部，这样获得的差压就是实际水位造成的静压，从而换算出水位高度。

目前用的最多的差压变送器为横河川仪的EJA，它由单晶硅谐振式传感器上的两个H形的振动梁分别将差压信号转换成频率信号，送到脉冲计数器，再将两频率之差直接传递到CPU进行数据处理，经D/A转换器转换为与输入信号相对应的4~20mADC的输出信号，并在模拟信号上叠加一个BRAIN/HART数字信号进行通信。

其过程连接也有多种规格，常用的有1/2NPT、DN50、DN80、DN100等。

4.2 特点及适用场合

1）高精度，一般为±0.075%；

2）高稳定性和可靠性；

3）连续十万次过压试验后影响量≤0.03%/16MPa；

4）连续工作五年不需要调校零点；

5）BRAIN/HART/FF现场总线三种通讯协义供选择；

6）完善的自诊断及远程设定通讯功能 ；

7）可无需三阀组而直接安装使用 ；

8）基本品的接液膜片材质为：哈氏合金C-276（小型标准为3.9kg）；

9）外部零点/量程调校。

适用于容器内液位的测量，但不适合高粘度和密度变化的介质的液位测量。

5 γ射线液位计（以点源棒接收器为例）

5.1 工作原理及结构

γ射线液位计是一种固定安装、连续测量物位的检测仪表,它以核辐射检测技术为基础,γ射线与物质相互作用被吸收,射线强度随吸收物质的高度而变化,通过测量γ射线辐射强度的变化，从而测量出被测液位的变化。

测量原理就是射线穿过物料被吸收的物理规律，测量的结果是未衰减的射线I0 和衰减后的射线I 之间的比率 I/I0。公式如下：

其中：I为探测器检测到的射线强度；

I0为未经过物料衰减的射线强度；

μ为吸收系数，单位：cm2/g；

ρ为被测物料的密度，单位：g/cm3；

d为被测物料的厚度，单位：cm。

γ射线液位计由线源、铅罐、接收器、二次仪表组成。线源固定在铅罐中，铅罐的一侧设有活动门，当门打开时，射线可以从铅罐的预留洞射出，穿过容器及物料后被接收器接收，接收器将接收到的信号传给二次仪表，二次仪表可以根据接收到的信号计算出容器内液位的高度。

5.2 特点及适用场合

1）射线液位计作为非接触式仪表，与被测介质不接触；

2）无可动部件、免维护；

3）测量精度低。

可适应高温（或低温）、高压（或低压）、强腐蚀、剧毒、粘稠、结晶、固体颗粒等多种其它仪表无法适用的苛刻环境。正确合理的设计、使用射线仪表，并不会对人身和环境造成危害。但是，放射源本身对环境的影响不可忽视。因此，在不得不用射线进行测量时，一定要注意使用的安全性、经济性和合理性。

6选型的指导思想

6.1 液位计类型的选择

所有的仪表设备都是为工艺服务的，所以液位计选型也不例外。首先要考虑工艺的要求，如对精度和控制的要求。其次要考虑工况，如介质的性质、工作温度、工作压力等。第三要考虑经济性。根据这些要求综合考虑，先确定合适的液位计类型。

6.2 制造厂家的选择

液位计的类型确定了，接着是选择制造厂家。作为专业技术人员，选择优质的设备无论对公对私都是正确的选择，所以制造厂家一定要选择信誉度好、质量可靠的大的正规厂家，尤其是当质量和价格发生矛盾时，质量是首选。

6.3 具体型号的选择

制造厂家确定后，根据厂家的选型样本，结合工况进行具体型号的确定。对于不太确定的地方与厂家多交流沟通，选择的指导思想是标准就高不就低。要知道只有提供可靠的设备才有可能生产出合格的产品。

7 结论

本文介绍了几种常用的液位计的工作原理及它们各自的特点，大家在使用选型时可综合考虑，找出最适合、最理想、性价比最好的液位计。

参考文献

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