物位測量是一個較為寬泛的概念，實際上工業(yè)生產(chǎn)中所說的物位包括液位和料位兩類。料位一般是講的顆粒、粉末狀的原料高位的測量，液位則是液體原料的高度測量，這里液位又包括液位信號器和連續(xù)液位測量兩種。液位信號器是對幾個固定位置的液位進行測量，用于液位的上、下限報警，比如高加液位高報警開關(guān)，疏水罐液位開關(guān)等。連續(xù)液位測量是對液位連續(xù)地進行測量，它廣泛地應(yīng)用于電廠各個熱力系統(tǒng)中，連續(xù)測量液位對監(jiān)控、分析具有非常重要的意義。下面對我廠一二期投產(chǎn)機組實際應(yīng)用中的幾種連續(xù)液位測量方法進行分析與比較。并對各自的原理、特點等進行了較系統(tǒng)的比較分析，希望對今后液位計的設(shè)計、選型有一定的幫助。


 
　　1 磁翻板液位計
　　1.1 測量原理
　　磁翻板液位計原理如圖1—1a所示，1-翻板指示組件；2-浮子；3-連通管組件；4-調(diào)整螺釘；5-放泄塞。浮子裝有一組*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(zhuǎn)。當(dāng)液位上升時，磁翻板的紅色面朝外；液位下降時，白色面朝外。故根據(jù)磁翻板的顏色即可確定液位。浮子內(nèi)磁鐵與磁翻板磁性結(jié)構(gòu)如圖1—1b所示，每片翻板間的距離一般為10 mm。采用幾臺磁翻板裝置串聯(lián)可增大量程。
　　圖1-1 磁翻板液位計原理
　　1.2 應(yīng)用效果
這種液位測量在我廠應(yīng)用廣泛，如各儲水罐的液位測量，酸堿罐的液位顯示，主機高加水位的顯示等，這種測量方法簡單、直觀，成本也較低

　　2 差壓法
　　2.1測量原理
　　差壓測量方法的工作原理，1、2-閥門；3-差壓變送器。對于開口容器或常壓容器，閥門1及氣相引壓管道可以省掉。壓力差與液位的關(guān)系為 ΔP=P2-P1=ρgH
　　式中：ΔP-變送器正、負(fù)壓室壓力差；P2、P1-引壓管壓力；H-液位。差壓變送器將壓力差變換為4～20 mA的直流信號。電流信號送至DCS或PLC控制系統(tǒng)，進行量程設(shè)定，zui后在監(jiān)視畫面顯示對應(yīng)液位值。
　　2.2 應(yīng)用效果
　　差壓法測量在我廠也有實際應(yīng)用，比如一期工程高加水位測量，輔汽疏水?dāng)U容器液位測量等，其優(yōu)點是
　　（1）原理簡單，產(chǎn)品成熟。
（2）具有遠(yuǎn)傳功能。
 
　　3 超聲波法
　　3.1 測量原理
　　超聲波物位計的工作原理是由換能器（探頭）發(fā)出高頻超聲波脈沖遇到被測介質(zhì)表面被反射回來，部分反射回波被同一換能器接收，轉(zhuǎn)換成電信號。超聲波脈沖以聲波速度傳播，從發(fā)射到接收到超聲波脈沖所需時間間隔與換能器到被測介質(zhì)表面的距離成正比。此距離值D與聲速C和傳輸時間T之間的關(guān)系可以用公式表示：D=CxT/2。
　　特點：由于采用了*的微處理器和*的EchoDiscovery回波處理技術(shù)，超聲波物位計可以應(yīng)用于各種復(fù)雜工況。換能器內(nèi)置溫度傳感器，可實現(xiàn)測量值的溫度補償。
　　超聲波換能器采用聲學(xué)匹配之技術(shù)，使其發(fā)射功率能更有效地輻射出去，提高信號強度，從而實現(xiàn)準(zhǔn)確測量。
　　安裝要求：換能器發(fā)射超聲波脈沖時，都有一定的發(fā)射開角。從換能器下緣到被測介質(zhì)表面之間，由發(fā)射的超聲波波束所輻射的區(qū)域內(nèi)，不得有障礙物，因此安裝時應(yīng)盡可能避開罐內(nèi)設(shè)施，如：人梯、限位開關(guān)、加熱設(shè)備、支架等。 另外須注意超聲波波束不得與加料料流相交。
　　液位L=E-D
　　E：空罐距離，D：探頭到液面距離
　　BD：盲區(qū)
　　由超聲波在介質(zhì)中傳播原理可知，若介質(zhì)壓力、溫度、密度、濕度等條件一定，則超聲波在該介質(zhì)中傳播速度是一個常數(shù)。因此，當(dāng)測出超聲波由發(fā)射到遇到液面反射被接收所需要的時間，則可換算出超聲波通過的路程，即得到了液位的數(shù)據(jù)。超聲波法：換能器將電功率脈沖轉(zhuǎn)換為超聲波，射向液面，經(jīng)液面反射后再由換能器將該超聲波轉(zhuǎn)換為電信號。超聲波是機械波，傳播衰減小，界面反射信號強，且發(fā)射和接收電路簡單，因而應(yīng)用較為廣泛。
　　3.2 應(yīng)用效果
我廠超聲波液位測量應(yīng)用，如海淡系統(tǒng)水池液位、罐體液位、循泵海水液位等；但超聲波的傳播速度受介質(zhì)的密度、濃度、溫度、壓力等因素影響，其測量精度較低。當(dāng)遇到有霧氣或水汽凝結(jié)時，容易造成測量失效。
 
　　

4 電容法
　　4.1 測量原理
　　電容法：用于測量非導(dǎo)電液體的電容法原理如圖4—1所示[2]。圖4—1中，電容由兩塊同心的圓柱面極板組成，其電容量CH為.ε1-被測液體的相對介電常數(shù)；ε2-氣相介質(zhì)的相對介電常數(shù)；H-電容傳感器浸入液體的深度（m）；l-電容傳感器垂直高度（m）；R-內(nèi)極板圓柱底面半徑（m）；r-外極板圓柱底面半徑（m）。由于R、r、l等都是固定值，只要利用ε1、ε2、CH就能計算出液位H。圖4—2是用于測量導(dǎo)電液體的電容法原理[4]，其公式推導(dǎo)略。電容式液位儀價格較低，安裝容易，且可以應(yīng)用于高溫、高壓的場合。但電容液位儀測量重復(fù)精度較低，需定期維修和重新標(biāo)定，工作壽命也不是很長。
　　4.2 應(yīng)用效果
我廠二期主油箱液位計測量就是電容式測量方法，實際應(yīng)用來看，電容式測量容易受環(huán)境干擾，測量穩(wěn)定性不怎么理想。


 
　　5 導(dǎo)波雷達(dá)
導(dǎo)波雷達(dá)料位計測量技術(shù)在近幾年來發(fā)展很快，是目前應(yīng)用zui廣泛的非接觸式測量方法，特別在液位測量。其測量原理：導(dǎo)波雷達(dá)料位計是一種微波料位計，它是微波（雷達(dá)）定位技術(shù)的一種運用。它是通過一個可以發(fā)射能量波（一般為脈沖信號）的裝置發(fā)射能量波，能量波在波導(dǎo)管中傳輸，能量波遇到障礙物反射，反射的能量波由波導(dǎo)管傳輸至接收裝置，再由接收裝置接收反射信號。根據(jù)測量能量波運動過程的時間差來確定物位變化情況。由電子裝置對微波信號進行處理，zui終轉(zhuǎn)化成與物位相關(guān)的電信號。
　圖5-1 導(dǎo)波雷達(dá)液位測量原理圖
　　5.2 應(yīng)用效果
　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計的優(yōu)點：
　　（1）能耗低。導(dǎo)波雷達(dá)耗能小，采用系統(tǒng)回路24VDC供電而不是單獨的交流供電，從而大大節(jié)省了安裝費用。
　　（2）由于信號在波導(dǎo)體中傳輸不受液面波動和儲罐中的障礙物等的影響，因而儀表所接收到的返回信號能量相應(yīng)較強，約為所發(fā)射能量的20%[既0.02mW]，而且返回信號中的干擾性雜散信號極小，基本對測量信號無影響。
　　（3）介質(zhì)介電常數(shù)的變化對測量性能無明顯影響。導(dǎo)波雷達(dá)采用傳輸時間來測量介質(zhì)液位，信號自烴類[介電常數(shù)2～3]液體表面或自水[介電常數(shù)80]面反射回傳的時間一樣的，不同的只是信號幅度[強度]的差別。
　　（4）由于光速電磁波、是恒定的，不需要任何遷移來改變儀表量程，不需現(xiàn)場標(biāo)定，僅需現(xiàn)場輸入有關(guān)參數(shù)即可使用。多臺儀表在效驗臺上僅需幾分鐘即可組態(tài)調(diào)校完畢，在組態(tài)時，需接上24VDC電源并提供每個儲罐的測量參數(shù)。
　　（5）介質(zhì)密度的變化對測量無影響，介質(zhì)密度的變化影響浸沒于介質(zhì)中物體所受到的浮力，但不影響電磁波在波導(dǎo)體中的傳播。
　　（6）霧氣和泡沫對測量無影響，由于電磁波不通過空間傳播，因而霧氣不會引起信號的衰減，泡沫也不會對信號進行散射而損失能量。
　　（7）介質(zhì)在波導(dǎo)體上的沉積和涂污對液位測量的影響極小。介質(zhì)在探頭上的涂污對測量液位的影響可分為兩種：膜狀涂污和橋接。膜狀涂污是在液位降低時，高粘液體或輕油漿在探頭上形成的一種覆蓋層。
　　我廠海水淡化微濾酸清洗箱液位原設(shè)計為超聲波液位計，靜態(tài)時，能準(zhǔn)確測量液位，當(dāng)水箱進入酸液以后，超聲波液位計就因酸霧影響，不能準(zhǔn)確測量。后改為導(dǎo)波雷達(dá)液位計后，再無類似缺陷出現(xiàn)。
　　隨著導(dǎo)波雷達(dá)液位計的技術(shù)發(fā)展，耐高溫高壓的導(dǎo)波雷達(dá)液位計也有應(yīng)用，我廠二期高加液位測量、除氧器液位測量就采用了這種液位計，目前投用情況良好。
 
　　6 總結(jié)
　　縱觀上述五種不同的連續(xù)液位測量方法在我廠的實際應(yīng)用情況分析，磁翻板液位計憑著測量方法簡單、直觀，成本也較低，作為運行人員就地監(jiān)測，應(yīng)用廣泛。遠(yuǎn)傳式儀表，就準(zhǔn)確性和可靠性而言，導(dǎo)波雷達(dá)液位計，憑著近乎無缺的性能，無論是在測高溫高壓環(huán)境、真空環(huán)境、酸堿環(huán)境及磨石粉場石膏物料測量環(huán)境，都有著非常良好的表現(xiàn)，是一種比較值得推廣應(yīng)用的連續(xù)液位測量設(shè)備。