北京華舜北方電子有限公司作者
液位測量作為工業(yè)生產(chǎn)中的zui重要的工作參數(shù),其與溫度,壓力,流量堪稱工業(yè)四大工作參數(shù)??萍及l(fā)展到今天,產(chǎn)生了無數(shù)種的液位測量方法,從古老的標(biāo)尺,發(fā)展到現(xiàn)代的超聲波,雷達(dá)測量儀。液位的測量技術(shù)也經(jīng)歷了質(zhì)的飛躍。下面就介紹比較常見的工業(yè)液位測量儀表。
一、外貼式超聲波液位計
目前被普遍認(rèn)可的非接觸式測量方式:外貼式超聲波液位計
測量原理:利用非接觸式超聲波。
特點:不開孔,罐外連續(xù)測量,屬*非接觸測量,容器內(nèi)壓力無限制,可測易燃易爆、強腐蝕性、劇毒和高清潔度、自聚等介質(zhì)。安裝簡便,無須動火,無須停產(chǎn)。
外貼式超聲波液位計簡介
概述
外貼式超聲波液位計采用了傳感器外貼、與被測液體非接觸的測量方式,是液位測量*的一項重大革新??稍诠尥膺B續(xù)測量液位,對罐體不開孔、安裝可不停產(chǎn),特別適合老產(chǎn)品的更新?lián)Q代。外貼式超聲波液位計特別適合密閉容器內(nèi)的各種有毒物質(zhì)﹑強酸﹑強堿及各種純凈液體(液化氣、液氯、液氨、丙烯、氯乙烯、二甲醚、丁二烯、氫氟酸等)的液位進行非接觸式測量,儀表采用隔爆設(shè)計,可在需要防爆的場合應(yīng)用。
工作原理
外貼式超聲波液位計采用了雷達(dá)的回波測距原理,克服了儲罐壁對超聲波信號的影響,采用*的數(shù)字信號處理技術(shù),可真正實現(xiàn)非接觸、高精度的測量罐內(nèi)的液位。液位計可輸出4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號或通過RS-485接口將測量結(jié)果輸出至上位計算機(或二次表)滿足系統(tǒng)的自動化控制。
3.特點
●非接觸式測量:工業(yè)儀表中的測量方式
●精度高、反應(yīng)靈敏
●適用面很廣:可用于有劇毒的、強腐蝕性的、高壓力的、各種復(fù)雜工況、以及爆炸性氣體環(huán)境下的各種液體介質(zhì)測量
●安裝方便、操作簡單
●安裝可不停產(chǎn)、不清罐、不動火
●儀表不需要定期標(biāo)定
●儀表工作可靠、性能穩(wěn)定
●儀表不需要使用方維修、免維護
●使用壽命長
●智能型、電子儀表
●抗*力強
二、磁翻板液位計
*,液體具有流動性,地球?qū)@個地球上的液體具有吸引力(重力),和壓強的原理,連通器原理應(yīng)運而生,磁翻板就是根據(jù)連通器的原理制作而成。磁翻板液位結(jié)構(gòu)基于旁通管原理,主導(dǎo)管內(nèi)的液位和容器設(shè)備內(nèi)的液位高度一致,根據(jù)阿基米德定理,磁性浮子在液體中產(chǎn)生的浮力和重力平衡浮子浮在液面上,當(dāng)被測容器中的液位升降時,液位計主導(dǎo)管中的轉(zhuǎn)浮子也隨之升降浮子內(nèi)的*磁鋼通過磁耦臺驅(qū)動指示器內(nèi)的紅白翻柱翻180°,當(dāng)液位上升時翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色當(dāng)液位下降時羽柱由紅色轉(zhuǎn)為白色指示器的紅,白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實際高度從而實現(xiàn)液位的指示。
磁翻板液位計主要技術(shù)參數(shù):
正常工作條件:
環(huán)境溫度:-20~80℃;
相對濕度:5%~100%(包括直接濕);
環(huán)境壓力:86kPa~108kPa;
測量范圍:0~12米(超過6m時,使用法蘭連接);
顯示精度:±10mm;
介質(zhì)壓力:1.0、2.5、4.0、6.4、10.0、16.0MPa;
介質(zhì)溫度:-120~450℃(類型可選);
介質(zhì)密度:≥.0.5g/cm3;
介質(zhì)粘度:≤0.05Pa·S;
接液材質(zhì):不銹鋼304、不銹鋼316、Ti等;
過程連接:按用戶所需,有多種選擇;
三、磁致伸縮液位計
磁致伸縮液位傳感器的結(jié)構(gòu)部分由不銹鋼管(測桿)、磁致伸縮線(波導(dǎo)絲)、可移動浮子(內(nèi)有*磁鐵)等部分組成。傳感器工作時,傳感器的電路部分將在波導(dǎo)絲上激勵出脈沖電流,該電流沿波導(dǎo)絲傳播時會在波導(dǎo)絲的周圍產(chǎn)生脈沖電流磁場。在傳感器測桿外配有一浮子,浮子沿測桿隨液位的變化而上下移動。在浮子內(nèi)部有一組*磁環(huán)。當(dāng)脈沖電流磁場與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場相遇時,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)生一個扭轉(zhuǎn)波脈沖,這個脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)絲傳回并由檢出機構(gòu)檢出。通過測量發(fā)射脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的時間差可以地確定浮子所在的位置,即是液面的位置。
四、干簧式液位計
干黃液位計傳感器的主導(dǎo)管內(nèi)裝有一組干簧管和精密電阻.當(dāng)管外磁性浮子隨液位上下變化時.主導(dǎo)管內(nèi)位于液面處的干簧依次接通使傳感器的電阻值發(fā)生變化接線盒內(nèi)的轉(zhuǎn)換電路模塊將其阻值轉(zhuǎn)換成4-20mA電流輸出。
五、雷達(dá)液位計
雷達(dá)液位計采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)液位計的天線發(fā)射出電磁波,這些波經(jīng)被測對象表面反射后,再被天線接收,電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比,關(guān)系式如下:
D=CT/2
式中D——雷達(dá)液位計到液面的距離
C——光速
T——電磁波運行時間
雷達(dá)液位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時間,而電磁波的傳輸速度為常數(shù),則可算出液面到雷達(dá)天線的距離,從而知道液面的液位。
在實際運用中,雷達(dá)液位計有兩種方式即調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的液位計,功耗大,須采用四線制,電子電路復(fù)雜。而采用雷達(dá)脈沖波技術(shù)的液位計,功耗低,可用二線制的24VDC供電,容易實現(xiàn)本質(zhì)安全,度高,適用范圍更廣。
雷達(dá)液位計采用脈沖微波技術(shù),其天線系統(tǒng)發(fā)射出頻率為6.3GHz、持續(xù)時間為0.8ns的脈沖波束,接著暫停278ns,在脈沖發(fā)射暫停期間,天線系統(tǒng)將作為接收器,接收反射波,同時進行回波圖像數(shù)據(jù)處理,給出指示和電信號。
六、超聲波液位計
探頭部分發(fā)射出超聲波,然后被液面反射,探頭部分再接收,探頭到液(物)面的距離和超聲波經(jīng)過的時間成比例:
距離[m]=時間×聲速/2[m]
聲速的溫度補償公式:
環(huán)境聲速=331.5+0.6×溫度
七、壓力式液位計
靜壓式液位計變送器是通過測量液體高度而產(chǎn)生的靜壓力來測定液體液位的。當(dāng)把液位變送器的傳感器部分投入到液體介質(zhì)中時,傳感器把液體的靜壓轉(zhuǎn)換為電壓信號,該電壓信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的液位高度,再經(jīng)過液位計自帶的模塊轉(zhuǎn)換成4~20mADC標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出。
八、電容式液位計
射頻電容式液位變送器依據(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,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,遠(yuǎn)傳至操作控制室供二次儀表或計算機裝置進行集中顯示、報警或自動控制。其良好的結(jié)構(gòu)及安裝方式可適用于高溫、高壓、強腐蝕,易結(jié)晶,防堵塞,防冷凍及固體粉狀、粒狀物料。
九、射頻導(dǎo)納式液位計
射頻導(dǎo)納是一種從電容式發(fā)展起來的物位控制技術(shù),是電容式物位技術(shù)的升級。所謂射頻導(dǎo)納,導(dǎo)納的含義為電學(xué)中阻抗的倒數(shù),它由電阻性成分、電容性成分、感性成分綜合而成,而射頻即高頻液位計無線電波譜,所以射頻導(dǎo)納可以理解為用高頻無線電波測量導(dǎo)納。儀表工作時,儀表的傳感器與灌壁及被測介質(zhì)形成導(dǎo)納值,物位變化時,導(dǎo)納值相應(yīng)變化,電路單元將測量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號輸出,實現(xiàn)物位測量。
一、外貼式超聲波液位計
目前被普遍認(rèn)可的非接觸式測量方式:外貼式超聲波液位計
測量原理:利用非接觸式超聲波。
特點:不開孔,罐外連續(xù)測量,屬*非接觸測量,容器內(nèi)壓力無限制,可測易燃易爆、強腐蝕性、劇毒和高清潔度、自聚等介質(zhì)。安裝簡便,無須動火,無須停產(chǎn)。
外貼式超聲波液位計簡介
概述
外貼式超聲波液位計采用了傳感器外貼、與被測液體非接觸的測量方式,是液位測量*的一項重大革新??稍诠尥膺B續(xù)測量液位,對罐體不開孔、安裝可不停產(chǎn),特別適合老產(chǎn)品的更新?lián)Q代。外貼式超聲波液位計特別適合密閉容器內(nèi)的各種有毒物質(zhì)﹑強酸﹑強堿及各種純凈液體(液化氣、液氯、液氨、丙烯、氯乙烯、二甲醚、丁二烯、氫氟酸等)的液位進行非接觸式測量,儀表采用隔爆設(shè)計,可在需要防爆的場合應(yīng)用。
工作原理
外貼式超聲波液位計采用了雷達(dá)的回波測距原理,克服了儲罐壁對超聲波信號的影響,采用*的數(shù)字信號處理技術(shù),可真正實現(xiàn)非接觸、高精度的測量罐內(nèi)的液位。液位計可輸出4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號或通過RS-485接口將測量結(jié)果輸出至上位計算機(或二次表)滿足系統(tǒng)的自動化控制。
3.特點
●非接觸式測量:工業(yè)儀表中的測量方式
●精度高、反應(yīng)靈敏
●適用面很廣:可用于有劇毒的、強腐蝕性的、高壓力的、各種復(fù)雜工況、以及爆炸性氣體環(huán)境下的各種液體介質(zhì)測量
●安裝方便、操作簡單
●安裝可不停產(chǎn)、不清罐、不動火
●儀表不需要定期標(biāo)定
●儀表工作可靠、性能穩(wěn)定
●儀表不需要使用方維修、免維護
●使用壽命長
●智能型、電子儀表
●抗*力強
二、磁翻板液位計
*,液體具有流動性,地球?qū)@個地球上的液體具有吸引力(重力),和壓強的原理,連通器原理應(yīng)運而生,磁翻板就是根據(jù)連通器的原理制作而成。磁翻板液位結(jié)構(gòu)基于旁通管原理,主導(dǎo)管內(nèi)的液位和容器設(shè)備內(nèi)的液位高度一致,根據(jù)阿基米德定理,磁性浮子在液體中產(chǎn)生的浮力和重力平衡浮子浮在液面上,當(dāng)被測容器中的液位升降時,液位計主導(dǎo)管中的轉(zhuǎn)浮子也隨之升降浮子內(nèi)的*磁鋼通過磁耦臺驅(qū)動指示器內(nèi)的紅白翻柱翻180°,當(dāng)液位上升時翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色當(dāng)液位下降時羽柱由紅色轉(zhuǎn)為白色指示器的紅,白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實際高度從而實現(xiàn)液位的指示。
磁翻板液位計主要技術(shù)參數(shù):
正常工作條件:
環(huán)境溫度:-20~80℃;
相對濕度:5%~100%(包括直接濕);
環(huán)境壓力:86kPa~108kPa;
測量范圍:0~12米(超過6m時,使用法蘭連接);
顯示精度:±10mm;
介質(zhì)壓力:1.0、2.5、4.0、6.4、10.0、16.0MPa;
介質(zhì)溫度:-120~450℃(類型可選);
介質(zhì)密度:≥.0.5g/cm3;
介質(zhì)粘度:≤0.05Pa·S;
接液材質(zhì):不銹鋼304、不銹鋼316、Ti等;
過程連接:按用戶所需,有多種選擇;
三、磁致伸縮液位計
磁致伸縮液位傳感器的結(jié)構(gòu)部分由不銹鋼管(測桿)、磁致伸縮線(波導(dǎo)絲)、可移動浮子(內(nèi)有*磁鐵)等部分組成。傳感器工作時,傳感器的電路部分將在波導(dǎo)絲上激勵出脈沖電流,該電流沿波導(dǎo)絲傳播時會在波導(dǎo)絲的周圍產(chǎn)生脈沖電流磁場。在傳感器測桿外配有一浮子,浮子沿測桿隨液位的變化而上下移動。在浮子內(nèi)部有一組*磁環(huán)。當(dāng)脈沖電流磁場與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場相遇時,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)生一個扭轉(zhuǎn)波脈沖,這個脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)絲傳回并由檢出機構(gòu)檢出。通過測量發(fā)射脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的時間差可以地確定浮子所在的位置,即是液面的位置。
四、干簧式液位計
干黃液位計傳感器的主導(dǎo)管內(nèi)裝有一組干簧管和精密電阻.當(dāng)管外磁性浮子隨液位上下變化時.主導(dǎo)管內(nèi)位于液面處的干簧依次接通使傳感器的電阻值發(fā)生變化接線盒內(nèi)的轉(zhuǎn)換電路模塊將其阻值轉(zhuǎn)換成4-20mA電流輸出。
五、雷達(dá)液位計
雷達(dá)液位計采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)液位計的天線發(fā)射出電磁波,這些波經(jīng)被測對象表面反射后,再被天線接收,電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比,關(guān)系式如下:
D=CT/2
式中D——雷達(dá)液位計到液面的距離
C——光速
T——電磁波運行時間
雷達(dá)液位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時間,而電磁波的傳輸速度為常數(shù),則可算出液面到雷達(dá)天線的距離,從而知道液面的液位。
在實際運用中,雷達(dá)液位計有兩種方式即調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的液位計,功耗大,須采用四線制,電子電路復(fù)雜。而采用雷達(dá)脈沖波技術(shù)的液位計,功耗低,可用二線制的24VDC供電,容易實現(xiàn)本質(zhì)安全,度高,適用范圍更廣。
雷達(dá)液位計采用脈沖微波技術(shù),其天線系統(tǒng)發(fā)射出頻率為6.3GHz、持續(xù)時間為0.8ns的脈沖波束,接著暫停278ns,在脈沖發(fā)射暫停期間,天線系統(tǒng)將作為接收器,接收反射波,同時進行回波圖像數(shù)據(jù)處理,給出指示和電信號。
六、超聲波液位計
探頭部分發(fā)射出超聲波,然后被液面反射,探頭部分再接收,探頭到液(物)面的距離和超聲波經(jīng)過的時間成比例:
距離[m]=時間×聲速/2[m]
聲速的溫度補償公式:
環(huán)境聲速=331.5+0.6×溫度
七、壓力式液位計
靜壓式液位計變送器是通過測量液體高度而產(chǎn)生的靜壓力來測定液體液位的。當(dāng)把液位變送器的傳感器部分投入到液體介質(zhì)中時,傳感器把液體的靜壓轉(zhuǎn)換為電壓信號,該電壓信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的液位高度,再經(jīng)過液位計自帶的模塊轉(zhuǎn)換成4~20mADC標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出。
八、電容式液位計
射頻電容式液位變送器依據(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,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,遠(yuǎn)傳至操作控制室供二次儀表或計算機裝置進行集中顯示、報警或自動控制。其良好的結(jié)構(gòu)及安裝方式可適用于高溫、高壓、強腐蝕,易結(jié)晶,防堵塞,防冷凍及固體粉狀、粒狀物料。
九、射頻導(dǎo)納式液位計
射頻導(dǎo)納是一種從電容式發(fā)展起來的物位控制技術(shù),是電容式物位技術(shù)的升級。所謂射頻導(dǎo)納,導(dǎo)納的含義為電學(xué)中阻抗的倒數(shù),它由電阻性成分、電容性成分、感性成分綜合而成,而射頻即高頻液位計無線電波譜,所以射頻導(dǎo)納可以理解為用高頻無線電波測量導(dǎo)納。儀表工作時,儀表的傳感器與灌壁及被測介質(zhì)形成導(dǎo)納值,物位變化時,導(dǎo)納值相應(yīng)變化,電路單元將測量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號輸出,實現(xiàn)物位測量。
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