物位仪表

定义

　　物位的定义：

　　“物位”一词统指各种设备和敞开或密闭的容器中液体或固体物料的表面位置。

　　对应不同性质的物料又有以下的定义：

　　1、液位指设备和容器中液体介质表面的高低。

　　2、料位指设备和容器中所储存的块状,颗粒或粉末状固体物料的堆积高度。

　　3、界位指相界面位置：容器中两种互不相溶的液体,因其重度不同而形成分界面,为液-液相界面;容器中互不相溶的液体和固体之间的分界面,为液-固相界面.液-液,液-固相界面的位置简称界位。

　　物位是液位,料位,界位的总称.对物位进行测量,指示和控制的仪表,称物位检测仪表。

分类

     差压式物位仪表
     差压式仪表利用液体的静态压力测量液位。液体底部压力与容器内的液面高度和液体表面上的气压有关。如果测量敞口容器内液位，则可用压力测量仪表或压力变送器间接测出液面高度；如果在有压力的密封容器内测量液位,则采用测量压差的方法,消除液面上压力的影响，将容器底部与差压变送器正压室相连，液面上的空间与负压室相连，就可以测量出液面的高低
     电测式物位仪表
     将物位变化转换为电参数（如电阻、电容、电感）的变化，再变成电信号输出。这类仪表又分为电阻式、电容式和电感式三种。
     ①电阻式物位仪表　利用物位变化时引起电极电阻变化的原理工作（图3）。物位变化引起电阻逐渐变化的，可用于连续测量物位；只有当物位变化到接触电极时才引起电阻突变的，可用来定点报警控制物位。电阻式物位仪表在工作时电极接触被测介质（一般为导电液体），电极表面接触状况改变（如出现污垢、生锈、腐蚀等现象）会引起表面接触电阻变化，从而产生测量误差。使用时间越长，误差就越大。因此，这种仪表虽然结构简单，但应用范围不广，主要用作液位定点报警和控制，很少用于连续测量。
     ②电容式物位仪表　物位变化时引起电极的电容量变化，利用这个原理构成的电容式物位计可以测量导电液和非导电液的液位、非导电颗粒状固体的料位。两同轴相互绝缘的导电金属圆柱中间隔以不导电的介质，就构成电容器，其电容量为：
    
     式中ε为介质介电系数，L为圆筒电极的高度, D和d分别为外电极内径和内电极外径。物位变化引起ε，L，D/d变化，从而引起电容量变化。测出这个变化值就可测出物位。根据这个道理,用各种不同形状的电容测量头,可构成多种电容式物位仪表(图4)。现代电容式物位仪表采用安全防爆、隔爆的措施，应用范围已扩大到一些化工、石油、轻工部门。电容式物位仪表是电测式物位仪表中应用最广泛的一种。
     ③电感式物位仪表 利用物位变化时引起自感量、互感量或感应电流等的变化来测定物位，常用的有感应式高频液位计或谐振式液位计。也可用带导磁材料的浮子与电磁感应线圈制成液位信号报警器。采用电感式测量可实现完全不接触测量。
     超声式物位仪表
     超声波在液体中传播有较好的方向性，遇到分界面时能反射，因此通过测定超声波从发射出去到反射回来的时间就能确定液面的高度。一般采用电激励使压电换能器（常用的有锆钛酸铅、铌镁酸铅、钛酸钡等压电换能器）发出声波，从液面反射回来的声脉冲经压电换能器转换为电脉冲，用计时电路测定超声波在液体中来回经过的时间，根据超声波在液体中的传播速度即可算出液面高度。声波的接受和发射可用同一个换能器，也可用两个换能器。超声式物位仪表根据声波传播的介质不同分为液介式、气介式和固介式(图5)。
     利用超声物位仪表进行测量的优点是检测元件可以不与被测液体接触，因而适合于强腐蚀性、高压、有毒、高粘度液体液位的测量。此外它还不怕烟和光，不受电磁干扰，可测量各种液体的液位和粉粒状固体料位，还可用于测量两种液体界面、液位差、料位差等。固介式的测量方式能测沸腾介质的液位，允许液面波动倾侧、如测量火箭、飞机、轮船燃料仓内的液位。液介式的测量方式应用十分普遍，海水深度测量就采用这种方法。
     核辐射式物位仪表 　利用物质（一定物位的液体或固体）对核辐射的吸收，使射线强度减弱的原理来测量物位。核辐射能穿透较厚的钢板和其他固体，所以这类仪表可进行不接触测量，对容器不必开孔，能在强光、浓烟、高压、高温等恶劣的工作条件下对高粘度、易爆、腐蚀性强的介质进行液位测量，这是其他类型的物位仪表不能与之相比的优点。但核辐射影响人体健康，需要采取现场劳动防护措施，这在一定程度上限制了核辐射物位仪表的推广应用。
     钢带浮子式液位计
     直读式钢带浮子式液位计，这是一种最简单的液位计，一般只能就地显示
     浮筒式液位计：
     浮筒式液位计属于变浮力液位计，当被测液面位置变化时，浮筒浸没体积变化，所受浮力也变化，通过测量浮力变化确定出液位的变化量。
     液位高度变化与弹簧变形量成正比。弹簧变形量可用多种方法测量，既可就地指示，也可用变换器(如差动变压器)变换成电信号进行远传控制。

保养与使用说明

　　音叉开关、物位开关可以对料罐的高低位进行监测、控制和报警，适用于各种液体、粉末、颗粒状固体。它实用简单、运行可靠、适应性强基本上是面维护的、音叉和输出均有工作状态，均用发光二极管指示，可依据习惯调整状态指示，并配有三种输出方式(直流24V、交流110V和交流220V)和多种输出方式(直流电流输出型、继电器接点输出型、直流电压输出型)。所有类型均有高或低故障报警模拟和可选择的仪表开关灵敏度。

　　液位计的适用于维护、使用

　　1.配套仪表及附件详细内容具体见相应仪表附件说明书。

　　2.为防止运输或搬运过程中浮子上下移动造成损坏，特用液位计出厂配套的校正磁钢在主导管外侧(贴有彩色标识)将磁性浮子吸住。所以在收到产品或安装后，请将校正磁钢取下，以便浮子能随液位上下移动，使用前若磁翻柱翻转颜色不一致，可用校正磁钢将其吸顺，仪表即可正常工作。

　　3.液位计安装完毕后，需用磁钢进行校正，对磁翻柱导引一次，使零位以下显示红色，零位以上显示白色。

　　4.液位计可根据用户要求配加热夹套或电伴热装置，如用户订货时没有选择该选项，而在安装后自行采用伴热管路时，必须选用非导磁材料，且自配伴热装置产生的温度不能超过液位计的额定温度。

　　5.液位计投入运行时，应先打开上引液管阀门，然后，漫漫开启下引液管阀门，让液体介质平稳地进入主导管，避免液体介质带着浮子急速上升，造成磁翻柱翻转失灵或翻乱若遇此现象，可用磁钢重新校正。

　　维护

　　1.液位计筒体内不应有固体杂质和磁杂质进入，以免对浮子造成卡阻及减弱浮力。

　　2.根据介质情况，可定期清洗主导管，清除管内沉积物杂质。

　　3.对液位计进行清洗后或更换浮子时，打开排污法兰，在装入磁性浮子时，应注意重端带磁性一端向上，不能倒装！

　　4.对低温型及液化气专用型产品，液位计主体采用真空夹套保温，安装使用过程中注意不要把夹套破坏，以免影响产品质量。

　　压力变送器使用方法。变送器可垂直、倾斜或水平安装在罐体、槽体等容器设备内，应注意不要让泥沙、沉积物埋没或堵塞膜片。在液面波动大的场合，应给传感器加装防波管，即在液体中插入钢管，并在其上面不同高度打若干孔，起到阻尼水波和消除动水压力的影响，并且可固定传感器。注意：传感器安装位置应距液体部10厘米以上，以免沉积物堵塞膜片。传感器应小心放入液体中，不可抛入，以免造成不应有的损坏。

　　变送器应安装固定在容器上或附近的支架上，应避免外力碰撞，安装位置应便于现场观察和接线调校.

　　外装式传感器出线孔位置应向下或水平安装。切勿将出线孔向上，以免水进入变送器内部。

市场的现状和发展趋势

　　物位仪表是工业生产不可缺少的重要仪表。我国地域辽阔，工业种类齐全，所以物位仪表的需求量很大。在“十五”期间，大约每年需要7.5万台～8.0万台，这是个很大的市场，竞争也很激烈。国内物位仪表生产厂家众多，但大多是技术含量较低、价格较低的产品，销售台数很多，但价值不高。的现代新型仪表大多进口，特别是大型企业用的物位仪表基本都是进口仪表，甚至压力式或差压式液位计也都用进口或合资企业的压力或差压变送器。因此，开发、生产先进的物位仪表仍然是占领国内物位仪表市场的关键。下面具体分析一下各类物位仪表的市场趋势。

　　物位开关的市场趋势

　　物位开关是量大低值品，有液位开关和料位开关之分。目前液位开关的主导产品还是浮球式液位开关，其次是音叉式和电容式液位开关，这个趋势在未来相当长的一段时间不会有很大变化。但是，随着企业管理水平的提高，不仅要求仪表自身价位低，还要求安装简单，可靠性高，维护量小。因此，射频导纳式（电容式）和超声波物位开关的市场比例会不断增加。因为射频导纳式物位开关安装简单，无可动件，可靠性高，维修量小，而且在耐压和防腐方面优于浮球开关。超声波物位开关属于无接触式测量，其优越性是明显的，随着其自身制造价格不断降低，也会占领相当份额的市场。

　　固体的料位开关目前主要是阻旋式居多，其次是音叉式和电容式。但是由于阻旋式物位开关处在不断的旋转中，可靠性较低。因此同样的理由，射频导纳式和超声波式料位开关的市场份额会有较大幅度的上升，特别是射频导纳式物位开关是现阶段测量固体物料的型式。

　　液位计的市场趋向

　　液位计应用场合极不相同，因而种类也繁多。生产过程中各类塔釜罐液位的检测目前仍是以压力和差压变送器为主。这除了其自身性价比还有一定的优势外，还有设计和应用的习惯问题。其次是磁浮子式、浮筒式、电容式液位计也有相当的应用量。随着技术发展，磁致伸缩式、超声波式和射频导纳式液位计的用量将会迅速增加，压力（差压）式液位计比例会有所下降。依据介质和现场条件的不同，各种液位计各展优势，将形成一个多元化的局面。

　　罐区储罐由于其容积很大，要求液位计精度很高，过去大多用浮子钢带式液位计，伺服式和静压式也有一定应用量。然而无论是浮子钢带式、伺服式还是静压式液位计，都不是测量罐区储罐液位的方式。浮子钢带式液位计安装复杂，可靠性也低；静压式液位计受介质密度和温度影响很大，为消除这些影响，一套完善的静压测量系统其价格也很高；伺服式液位计精度较高，但由于其有机械传动机构，不可避免带来磨损问题，同时价格也偏高。上个世纪九十年代以来，雷达液位计进入市场，由于其精度较高，可靠性也高，使用方便，因此在罐区中用量迅速增加，成为近十年罐区液位仪表。近几年磁致伸缩式液位计异军突起，由于其高精度、高稳定、高可靠及长寿命而更适于罐区储罐液位测量，应用量也必将迅速增加，逐渐会和雷达式液位计平分秋色。光纤液位计可以做到现场无电检测，安全性好，这是其突出的优势，缺点是仍然有很多机械传动部件，故障率就会增加，安装也复杂些。超声波物位计精度略低些，但其安装简单价格适中，因此，也会在罐区中有一席之地。

　　环保包括污水处理行业，近年发展很快，所需液位计不断增加。

　　污水处理、水池、水箱过去以静压式液位计居多，随着超声波液位计价格不断降低，将会在环保行业中大有用武之地，特别是在泥位测量、泥水分层测量上更显出其优越性。

　　料位计的市场趋势

　　固体料位测量一直是个难题，很难有一个准确可靠的测量方式。过去以重锤式为主，这种机械式仪表故障多，寿命短。近年来，射频导纳、超声波、雷达、激光式物位计在测量固体物料上显示出各自特点，使固体物料料位的测量水平显着提高。当前，相对比较，还是射频导纳物位计适应性更强些，价格也低些。超声波物位计在粉尘量不大的场合其无接触测量的优势得以充分体现。这两种仪表将是固体物料测量市场有力的竞争者。

　　界面仪的市场趋向

　　界面测量相对量度较小，但很重要。过去一般用浮筒式、磁浮子式较多。压力式也有应用，但效果并不佳。核辐射式有一定的应用。射频导纳物位计测界面有一定的优势但精度不高。磁致伸缩液位计在测量界面上较以上各类界面仪均有优势，它不仅可靠性高，爱介质变化影响小，而且准确度也高。所以今后界面测量将是磁浮子式、浮筒式、射频导纳式和磁致伸缩式液位计共分天下，而磁致伸缩式会占有更多的份额。

　　现有物位仪表种类虽多，但仍有些物位测量无法解决。随着工业的发展，还会对物位仪表提出新的更高的要求，因此，不断提高现有物位仪表技术水平和开发新型物位计将是适应市场需要的永恒课题。