儲能系統液位計的選擇

油箱液位測量儀種類繁多，精度不同，測量技術有壓差式、機械式、浮子鋼帶式、靜電容量式、電位差式、阻抗式等。 液位計的型號有雷達液位計、伺服液位計、磁致伸縮液位計、鋼帶液位計、單/雙凸緣液位計、電容式液位計、投入式液位計等。 簡述前四種液位計。

1.1雷達液位計koeyb

雷達液位計是非接觸測量，沒有移動部件，采用反射一致接收的工作模式。 從雷達天線發射電磁波測量液位。 雷達液位計的測量分為脈沖型和調頻連續波型。

脈沖測量原理:電平儀天線向液面發射脈沖微波，頻率約為6GHz，持續時間約為0.8ns，此后休止278ns。 該脈沖微波在空間中傳播，碰撞被測量介質表面，其能量的一部分被反射，由天線進行接收，發送脈沖和接收脈沖的時間間隔與從天線到被測量介質表面的距離成比例。 發射脈沖與接收脈沖的時間間隔極小，一般采用展開時間的技術，采用多次測量求平均值的方法求出zui的結果。 該測定技術決定了其測定精度一般為5-1Ommo

調頻連續波測量原理雙電平儀天線向液位發射約lOGHz的微波信號，微波信號連續變頻。 微波信號一旦下降到液體的表面而返回天線，就與此時放射的微波信號混合。 發射的信號頻率與回波信號相遇后，下到液體表面的時間稍有變化。 所傳送的信號與所接收的信號混合在一起會從天線產生與液體表面成比例的低頻信號。 根據該信號計算從天線到液體表面的位置。

調頻連續波測量技術可提供高精度液位測量，精度低于lmm

2伺服液位計

伺服液面水平的測定基于浮力平衡的原理，如圖1的l所示

用微伺服電機驅動小型浮子，測量液體的液面水平。 測量浮標通過測量線懸掛在儀表盒內，測量線卷繞在精密加工的滾筒上。 用磁藪矩驅動驅動輪鼓，輪鼓和電氣部分用儀表盒完全隔離。 外磁鐵固定在滾筒內，與固定在驅動馬達上的內磁鐵結合。 內磁鐵旋轉時，外磁鐵在磁耦合力矩的作用下旋轉，滾筒整體旋轉。

浮子作用于鋼絲的重力在外磁鐵上產生力矩，引起磁通的變化。 鼓組件間磁通變化由內磁鐵上的電磁傳感器檢測。 驅動電動機驅動輪鼓，使因磁通的變化而產生的電壓與從操作指令施加的基準電壓相等，當浮子與液面接觸時，受到浮力的作用，浮子的重量減少，磁耦合轉矩發生變化，檢測元件檢測該信號表示的浮子位置，并發送給電動機控制電路。 液位上升或下降時，浮子的位置由馬達調節，通過測量滾筒的旋轉計算液位值，精度達到0.75~以上。

1.3磁致伸縮液位計

如圖2所示，磁致伸縮技術的原理通過計算兩個不同磁場相交產生失真脈沖并檢測到這兩個信號的時間來轉換精確位置。

磁致伸縮液位計由電子頭(內置測量和輸出的電子模塊)、感應桿、浮子3部分構成。 探針由3根同軸圓管構成:外管由防腐蝕材料制成，在提供保護作用的中央圓管上安裝有一個或多個數字測溫傳感器；zui的中心是波導管，其內部是由磁致伸縮材料構成的波導管。 感應桿的外部內置有磁鐵隨液位變化的浮子。

在測量液位時，電子頭的脈沖發生器首先向磁致伸縮波導施加電脈沖信號，該電脈沖同時伴隨著環形磁場以光速沿著磁致伸縮波導向下傳輸。 如果該扭曲波沿著波導管通過超聲波返回傳感頭的感應線圈，則轉換為橫向應力。 根據磁場效應的原理，磁致伸縮材料物理變形時，磁致伸縮材料內磁場強度發生變化，因此通過傳感器線圈的磁通量發生變化，在傳感器線圈的兩端產生能夠檢測的感應電動勢。 從發射脈沖的瞬間到檢測出感應電動勢的時間差，可以計算出浮子的位置(即液面)。

1.4鋼帶液位計

鋼帶液位計是機械式液位計。 根據力平衡的原理進行了測量。 測量原理簡單。 主要由浮子、測量鋼帶(信息代碼帶)、鋼帶導向滑輪、平衡配重、輸送單元等構成。

罐內液體處于某液位時，重物重量W1、重物重量W2、浮子受到的浮力f、三力處于平衡狀態( W1-F=W2 ) . 當液位上升時，浮標受到的浮力f增大，三力失去平衡，由于平衡權重的重量W2，浮標、信息代碼帶與液位同步上升，振蕩器讀取信息代碼帶的光代碼，通過光電振蕩器變換比特的電信號。 同樣，液面水平下降時，浮子受到的浮力f減少，失去平衡，由于平衡權重的重量W2，信息代碼帶與液面水平同步下降。

近年來，鋼帶液位計和光電水平變送器一體化設計，機電部分采用磁故障結構，電路部分與被測介質完全隔離。 磁耦合裝置傳輸的液位信號通過光電傳感器非接觸式軟盤讀取，實時獲取液位值。 這是鋼帶液位計的改進和發展，利用總線通信方式綜合傳輸水平、溫度信號。 鋼帶液位計的zui能夠以高測量精度測量2mm。

2適用范圍

2.1雷達液位計

雷達液位計為非接觸式液位計，沒有可動部件，zui適用于圓頂罐，介質粘稠，可能會腐蝕。 在原油、重質油、瀝青等的液面水平測量中大多使用雷達水平計拖纜。

雷達液位計通過電磁波的反射來測量液位。 電磁波被液面反射時信號衰減，信號衰減過大時，雷達水平計不能檢測出充分的電磁波信號。 導電性介質的介電常數一般較大，能夠良好地反射電磁波，但在非導電性介質和導電性差的介質中，由于介電常數小，因此電磁波信號弱，測定效果受到影響。 雷達液位計的選擇需要充分考慮被測介質的介電常數。 在輕質油品和化工品等中，一般介電常數小，在過程中需要測量高精度的液面水平時，必須慎重使用雷達水平計。 另外，一部分介質揮發產生的霧附著在天線上，也會影響雷達液位計的測定。

2.2伺服液位計

伺服液位計也基于浮力平衡的原理，可以說是鋼帶液位計的替代品。 通過伺服電機驅動金屬絲，使浮子沿液面升降，因此只要被檢液不粘稠，沒有生頭，就可以用伺服液位計進行測量。 伺服液位計在測量中不受介電常數、揮發等特性的影響。 但是，在原油、重質油、瀝青等粘度高的液體中，溫度低的話浮子上會附著介質，不適合伺服液位計的選擇。 另外，伺服液位計的測量精度高(0.75mm )，因此價格也高。

2.3磁致伸縮液位計

磁致伸縮液位計的適用范圍和測量精度與伺服液位計相似，其測量精度比伺服液位計高。 但是，由于浮子內含有磁鐵，因此磁鐵的磁力對測量效果有很大影響。

2.4鋼帶液位計

與以上3種液位計相比，鋼帶液位計測量原理zui簡單，是zui早期成功測量液位計之一。 這是機械式液位計。 早期鋼帶液位計沒有遠程傳動機構。 逐漸開發出了專用二次時鐘。 目前還使用總線制信號傳輸的電子式鋼帶液位計。 鋼帶液位計適用的介質范圍不粘稠，不加材料，鋼帶液位計必須用兩根導線固定，因此不適合浮箱的安裝。 鋼帶液位計的測定精度比上述3種液位計的測定精度稍低。 鋼帶液位計由于具有定位型儀表，因此廣泛應用于測量精度的要求不高、不需要遠程、不設置控制室的情況。

3多參數測量功能

除鋼帶液位計外，上述其他三種儀器具有多參數測量功能。 通過罐旁指示器(罐旁數據收集單元)，可匯集液位、溫度(單點或多點平均溫度)、罐底水位(用靜電容量探針測量)、罐純壓力等參數。 通過溫度和壓力的補償，可連續在線計算被測產品的密度。 利用油箱容量計，可以計算油箱容量。 新型光電式鋼帶液位計可同時測溫。 用罐橫向變送器完成液位和溫度的收集和運輸。

所述四種液位計均具有總線信號傳輸功能。 液位計現場總線傳輸的信號在控制室通過總線模塊轉換為RS232、RS485等標準總線協議，輸出到獨立的電平測量系統和其他控制系統。 圖3以SAAB雷達液位測量系統為例，示出罐液位多參數測量的基本聯系方式。

4安裝要求

上述4種液位計均為液位安裝。 除鋼帶液位計外，罐為內外浮子式罐時，浮盤隨著液位的上下移動而升降。 伺服液位計和磁浮液位計需要導柱。 浮子罐的浮子導向柱一般為DN200，因此可以在浮子導向柱上均勻地開設小孔，作為伺服液位計和磁浮液位計的導向柱使用。 在雷達液位計中，導柱被稱為波導管，不采用波導管的話，液位計反射的是浮子表面到天線的距離。 因此，測量液位需要安裝專用波導管，而且液位計天線是需要采用波導型天線的錐形和陣列型(液化石油氣/液化天然氣專用)天線。 鋼帶液位計不適用于浮子式水箱。

比較54種液位計的基本性能，(如表、所示)圖3都是固定法蘭安裝方式。

雷達液位計通過波的反射傳遞液面的高度。 天線一般為喇叭口型、拋物線型、針型等，因此液位計與水箱側壁之間存在設置距離的要求，一般來說，lm以上相對于球型水箱，水箱壁為球狀且不垂直，因此雷達液位計需要設置在波導管內。 液位計天線的軸線必須與電平的反射面垂直。 罐為立式圓頂型罐時，4種液位計的安裝zui簡單，罐內無需保護附件。

6結語

儲存系統液位計的選擇應綜合考慮儲存介質條件、儲罐形式、測量精度要求、投資要求、用戶習慣等多方面因素。 以上幾種常用液位計簡要介紹，有望為相關技術人員提供選型參考。

差壓寄存器: koeyb/chayabiansongqi /

壓力控制器: koeyb/yalikongzhiqi /

驗證儀表: koeyb/biozhunyibiao /

壓力計: koeyb/yali yibiao /

拖纜: koeyb/tuolindaninan /

螺旋電纜: koeyb/luoxuandianlan /

參考文獻: koeyb

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