現代化工業生產中會儲存、運輸、使用(yòng)各種各樣(yàng)的液體原(yuán)料和產成品,例如石油化工(gōng)企業的油料和各種溶(róng)劑(jì),製藥、造紙(zhǐ)企業生產使用(yòng)的各種漿液和漿料,食品企業生產和儲存的各種乳液和飲料、果汁(zhī)等,都(dōu)需要對其進行安全和完善的保存,因此這些液體的(de)液位數據是工業生產(chǎn)中一項重要的基礎數據(jù),是保證企業能夠(gòu)正常穩定生產的基本要求。
目前工業領(lǐng)域(yù)通用的液位計測量原理涉及到力學、熱(rè)學(xué)、電學、光學等多方麵,產品型號甚至達到數百種之多。當然,不同類型的液位計意味著其(qí)生產方式、使用方式和檢定方式均不同,也不可能勝任所(suǒ)有的測量環(huán)境(jìng)。下麵將從測量方式(shì)的角(jiǎo)度出發,針對目前市(shì)麵上(shàng)出現的十餘種液位計進行分類,以幫(bāng)助用戶在產品選型方麵做出合(hé)適的選擇。
1.通(tōng)過浮力方式進行測(cè)量的液位計類(lèi)型
浮(fú)力方式(shì)類(lèi)型的液位計均有一個浮子(浮球或浮筒),浮(fú)子在靜止液麵上處於平衡狀態,當液麵變化時浮子隨(suí)液麵發生(shēng)位移,電子元件以一定的方式獲取浮子的位移,進而轉換為液位的變化。
由於電(diàn)子元件接收浮子位移方(fāng)式(shì)的不同,浮力方式液(yè)位計分為磁翻板液(yè)位計、浮筒液位計、磁致伸縮液位計等。
(1)磁翻板液(yè)位計。磁翻板液位計由(yóu)磁性浮子、圓柱型(xíng)容器、標尺和變送器組成。浮子在容器內隨液麵移動,浮子的磁場作用在傳感器上,傳感(gǎn)器是一條封在不鏽鋼管內與被(bèi)測液位等長的(de)膠木條,上麵按1cm或更小的間隔焊有眾多的幹簧管,當幹簧管與浮子在同一高度時閉合,否則開路,變送器接收幹簧管所連接(jiē)電阻的多少產生電流信號,轉換(huàn)為液麵高度。浮子(zǐ)移動在標尺上顯示為紅(hóng)、白珠(zhū)的翻轉,指示液位。
(2)浮筒液位計。浮筒液位計有浮筒、彈簧、磁鋼室和指示器組成,根據阿基米德定律(lǜ)和(hé)磁耦合原理設計。浮筒的位移導致磁鋼室磁場發生(shēng)變化,指示器內的磁傳感器精確測(cè)量周圍磁場變化,與液位對應從而(ér)反映(yìng)出(chū)液位變(biàn)化。
(3)磁致伸縮液(yè)位計。磁(cí)致伸(shēn)縮液位計主要由浮子、波導管和變送器(qì)組成。變送器的電子部件產生低壓電流脈衝,開(kāi)始計時,產生(shēng)磁場沿(yán)磁致(zhì)伸縮線向下傳播(bō),浮子隨著(zhe)液位變化沿測量竿移動,浮子內磁鐵也產生磁場,兩個磁場相遇,磁致伸(shēn)縮線(xiàn)扭曲(qǔ)形成扭應力波脈衝,脈衝速(sù)度已知,計算脈衝傳播時間即(jí)對應液位精確變化。
2.通過壓力方式(shì)進行測量的(de)液(yè)位計類型
壓力方式的液位計即通過其測壓元件(jiàn)測(cè)量液體壓力(lì)的方式反映液(yè)麵高度的液位計。一般由變送器、傳(chuán)感器和壓力探頭組成。傳感器是內(nèi)置毛細軟管的特殊金屬杆或電纜,探頭構造是一個不鏽鋼筒芯,底部帶有膜片。探頭侵入液(yè)體(tǐ)中,測試受到的液(yè)體靜壓與實際大氣壓之差,壓(yā)差隨液位變化,電子(zǐ)元件接收壓差信號反映液(yè)位的變化。根據(jù)傳感器材(cái)質的不同分為杆式和纜式兩(liǎng)種。
(1)杆式壓力液位計。杆式壓力(lì)液位計的傳感器是金屬杆。其一般技術參數為,測量範(fàn)圍一般0~5m,輸(shū)出信號:(4~20)mA,測量精度(dù)一(yī)般±0.5%。
(2)纜式壓力(lì)液位計(jì)。由於傳感器是電纜,可以彎曲,方便搬運和裝卸,所以(yǐ)纜式壓力液位計的量程可以很大,有100m,甚至300m,其測量精度一般為±1.0%。
(3)差壓液位計。差壓液位計也(yě)是(shì)通過檢測壓力差(chà)來測量液位的。液(yè)位計有氣相和液相兩個取(qǔ)壓口。氣相取壓點處壓力為設備內氣(qì)相(xiàng)壓力;液相取壓(yā)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(yā)力,轉換成液麵高度(dù)。
3.通過反射方式進行測量的(de)液位計(jì)類型
目前反射方式的液位計主要有雷達液位計和超聲波液位計兩種。它們的原理基本相同,都是通過發射――反射――接(jiē)收超聲波或電磁波(雷達(dá)波)的方式測量液麵高度的。
(1)雷達液位計。雷達液位計(jì)的天線發射出電磁波,這些波經被測對象表麵反射後,再(zài)被天線接收,電磁波從發射到(dào)接收(shōu)的時間與到液麵的距(jù)離(lí)成正比,雷達液位(wèi)計(jì)記錄脈衝波經(jīng)曆的時(shí)間,而電磁波的傳輸速度為常數,則可算出液麵到雷達天線的距離,從而計算出液麵的液位。
(2)超聲波液(yè)位計(jì)。超聲波液位計是由微處理(lǐ)器控製的數(shù)字物位(wèi)儀表。在測量中脈衝超聲(shēng)波由傳感器(換(huàn)能(néng)器)發(fā)出,聲(shēng)波(bō)經液體表麵反射後被同一傳感器接收,轉換成電信號。並由聲波的發射和接收之間的時間來計算傳感器到被測(cè)液體的距離。
4.通過(guò)導電方式進行測量的液位計類型
導電方式的液(yè)位計基於電學原理,通過測量電(diàn)容或電阻的方(fāng)式測量液位。這類液位(wèi)計主要包括電容液位計、射頻導納液位計、電阻液位(wèi)計。
(1)電容液位計。電容液位計采用測量(liàng)電容的變化(huà)來測量液(yè)麵的高低。由一根金屬棒插入(rù)液(yè)體容器內,金屬棒作為電(diàn)容的一個,容器壁作為電容的另一。兩電間的介質即為液體及其上麵(miàn)的氣體。由於液體的介電常數和液麵上氣體的介電常(cháng)數不同,通過兩電間的電容量的變化來測量液位的(de)高低。
(2)射頻導納液位計。射頻導納液位計是電容液位計的升級版,可以(yǐ)理解為用高頻無線電波測(cè)量導納,。儀表工作時,儀表的傳(chuán)感器與(yǔ)灌壁及被測介質形成導納值,物位(wèi)變化時,導納值相應變化,電路單元將測量導納值轉換成物位信號(hào)輸出,實現液位(wèi)的測量。
(3)電阻液位計。電阻(zǔ)液位計通過(guò)電接觸導電(diàn)液體,在電間施加低(dī)頻電壓(yā),當電從斷開狀態變為串接液體電(diàn)阻時,形成導電通路,也(yě)就是用(yòng)液體的導電性來(lái)測量液位,用多個(gè)定點的測量電(diàn)阻就可以進行(háng)水位的連續測量。
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