摘要 液位計(jì)是企業(yè)自動(dòng)化的重要檢測(cè)工具，主要用于生產(chǎn)過程中隊(duì)罐、釜、塔等液位或界面的檢測(cè)與控制。近幾年來隨著電子技術(shù)的進(jìn)步和企業(yè)自動(dòng)化和節(jié)能的需要，液位測(cè)量與控制技術(shù)有很大的提高。目前企業(yè)生產(chǎn)過程所應(yīng)用的液位計(jì)種類繁多，主要有伺服式液位計(jì)、鋼帶液位計(jì)、浮筒式液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)、超聲波液位計(jì)、磁致伸縮液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、電容液位計(jì)、玻璃板液位計(jì)、玻璃管液位計(jì)、吹氣式液位計(jì)、差壓式液位計(jì)、激光液位計(jì)和γ射線液位計(jì)等，而用得最多的是差壓式液位計(jì)和浮筒液位計(jì)。
關(guān)鍵詞：液位計(jì)；液位測(cè)量
一、引言
本文主要是淺析幾種比較重要的液位計(jì)的工作原理、類型、用途等方面，液位計(jì)在油罐等液位測(cè)量上起到了非常重要的作用。因此在國內(nèi)外，液位計(jì)的發(fā)展和合理的選擇是至關(guān)重要的。本論文通過液位計(jì)的比較，可以對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的具體情況選擇最合理的液位計(jì)，以達(dá)到最佳效果。
二、常用液位計(jì)原理
常用于測(cè)量液位的液位計(jì)有連通器式、吹泡式、差壓式、電容式等，測(cè)量物位的有超聲波物位計(jì)和放射性物位計(jì)等。其測(cè)量原理和特點(diǎn)如下：
1、連通器式就是應(yīng)用最普通的玻璃液位計(jì)。
它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、直觀，適于現(xiàn)場(chǎng)使用，但易破損，內(nèi)表面沾污，造成讀數(shù)困難，不便于遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié)。
2、浮力式液位計(jì)包括恒浮力式和變浮力式兩類。
(1)恒浮力式液位計(jì)
恒浮力式液位計(jì)是依靠浮標(biāo)或浮子浮在液體中隨液面變化而升降，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格較低，適于各種貯罐的測(cè)量；
(2)變浮力式液位計(jì)
變浮力式亦稱沉筒式液位計(jì)，當(dāng)液面不同時(shí)，沉筒浸泡于液體內(nèi)的體積不同，因而所受浮力不同而產(chǎn)生位移，通過機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為角位移來測(cè)量液位。此類儀表能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和自動(dòng)調(diào)節(jié)。
3、吹泡式液位計(jì)是應(yīng)用靜壓原理測(cè)量敞口容器液位。
壓縮空氣經(jīng)過過濾減壓閥后，再經(jīng)定值器輸出一定的壓力，經(jīng)節(jié)流元件后分兩路：①一路進(jìn)到安裝在容器內(nèi)的導(dǎo)管，由容器底部吹出；②另一路進(jìn)入壓力計(jì)進(jìn)行指示。
當(dāng)液位最低時(shí)，氣泡吹出沒有阻力，背壓力零，壓力計(jì)指零；當(dāng)液位增高時(shí)，氣泡吹出要克服液柱的靜壓力，背壓增加，壓力指示增大。因此，背壓即壓力計(jì)指示的壓力大小，就反映了液面的高低。吹泡式液位計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，適用于測(cè)量具有腐蝕性、粘度大和含有懸浮顆粒的敞口容器的液位，但精度較低。
4、差壓式液位計(jì)有氣相和液相兩個(gè)取壓口。
氣相取壓點(diǎn)處壓力為設(shè)備內(nèi)氣相壓力；液相取壓點(diǎn)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(chǎn)生的靜壓力。
這類儀表包括氣動(dòng)、電動(dòng)差壓變送器及法蘭式液位變送器，安裝方便，容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和自動(dòng)調(diào)節(jié)，工業(yè)上應(yīng)用較多。
5、電容式液位計(jì)是采用測(cè)量電容的變化來測(cè)量液面的高低的。
它是一根金屬棒插入盛液容器內(nèi)，金屬棒作為電容的一個(gè)極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數(shù)ε1和液面上的介電常數(shù)ε2不同，比如：ε1>ε2，則當(dāng)液位升高時(shí)，兩電極間總的介電常數(shù)值隨之加大因而電容量增大。反之當(dāng)液位下降，ε值減小，電容量也減小。
所以，可通過兩電極間的電容量的變化來測(cè)量液位的高低。電容液位計(jì)的靈敏度主要取決于兩種介電常數(shù)的差值，而且，只有ε1和ε2的恒定才能保證液位測(cè)量準(zhǔn)確，因被測(cè)介質(zhì)具有導(dǎo)電性，所以金屬棒電極都有絕緣層覆蓋。電容液位計(jì)體積小，容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié)，適用于具有腐蝕性和高壓的介質(zhì)的液位測(cè)量。
6、超聲波物位計(jì)。
是利用超聲波在氣體、液體或固體中的衰減、穿透能力和聲阻抗不同的性質(zhì)來測(cè)量?jī)煞N介質(zhì)的界面。此類儀表精度高、反應(yīng)快，但成本高、維護(hù)維修困難，都用于要求測(cè)量精度較高的場(chǎng)合。
7、放射形物位計(jì)。
是利用物位的高低對(duì)放射形同位素的射線吸收程度不同來測(cè)量物位高低的，它的測(cè)量范圍寬，可用于低溫、高溫、高壓容器中的高粘度、高腐蝕、易燃易爆介質(zhì)物位的測(cè)量。但此類儀表成本高，使用維護(hù)不方便，射線對(duì)人體危害性大
三、簡(jiǎn)述各種液位計(jì)的特點(diǎn)
1 超聲波液位計(jì)|物位計(jì)
由微處理器控制的數(shù)字液位|物位儀表，介質(zhì)幾乎不受限制，可以應(yīng)用于各種液體和固體物料高度的測(cè)量的復(fù)雜工況，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量值的溫度補(bǔ)償。非接觸的測(cè)量，測(cè)量精度高，操作簡(jiǎn)單，界面直觀等。
2 靜壓液位計(jì)
產(chǎn)品小巧、輕便、靈敏而具有高性能，具有便利的安裝和使用方便。主要應(yīng)用于城市給排水、水處理廠、水庫、河流、海洋、儲(chǔ)油罐、裝有糊狀物的罐及石油、化工、冶金、電力等部門的液位及其它敞開式容器液體的液位測(cè)量，被測(cè)液體無論是水、油、酸、堿、鹽及粘稠性液體，都能高精度地測(cè)量。
3 雷達(dá)液位計(jì)
在惡劣條件工作適用范圍廣，幾乎可以測(cè)量所有介質(zhì)。包括有毒的，腐蝕性介質(zhì)，固體、液體，粉塵性、漿狀介質(zhì)，都可以進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量連續(xù)準(zhǔn)確,無須維修，可行性強(qiáng),維護(hù)方便，操作簡(jiǎn)單。非接觸測(cè)量，不受溫度、壓力、氣體等的影響。
4 磁致伸縮液位計(jì)
是利用磁致伸縮原理所開發(fā)的測(cè)位產(chǎn)品，輸出信號(hào)為絕對(duì)數(shù)值，不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)接收構(gòu)成問題，無須重新調(diào)整零位。內(nèi)部構(gòu)造是非接觸的，不會(huì)對(duì)傳感器造成任何磨損。輸出直接，無須再加裝輸出接口。輸出精確可靠，傳感器堅(jiān)固耐用，壽命長(zhǎng)，無須定期維修或校正。
5 差壓式液位計(jì)|物位計(jì)
通過表壓信號(hào)反映液位高度，安裝方便，容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和自動(dòng)調(diào)節(jié)，工業(yè)上應(yīng)用較多。為比較成熟的液位測(cè)量?jī)x表，測(cè)量精度較高，維護(hù)量少，需要重視維護(hù)；
6 磁翻板或磁翻柱液位計(jì)
就地顯示無須電源，顯示部分和介質(zhì)完全隔離，不會(huì)因介質(zhì)污染顯示條而使觀測(cè)受到影響，根據(jù)用戶需要調(diào)節(jié)開關(guān)點(diǎn)位置，安裝捆綁式液位變送器，輸出 4～20mA 信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測(cè)或控制。維護(hù)量小，維修費(fèi)用低。
7 伺服式液位計(jì)
主要應(yīng)用在(無腐蝕性的液體）輕油品的高精度測(cè)量中。基本原理同鋼帶式液位計(jì)，有精確的力傳感器以及伺服系統(tǒng)，精度高，能夠達(dá)到1mm，安裝調(diào)試比較復(fù)雜，接觸式液位計(jì)，價(jià)格高。
8 電容式液位計(jì)
具有極高的抗干擾性和可靠性，解決了溫度、濕度、壓力及物質(zhì)的導(dǎo)電性等因素對(duì)測(cè)量過程的影響。能夠測(cè)量強(qiáng)腐蝕性的液體，如酸、堿、鹽、污水等。
9 射頻導(dǎo)納液位計(jì)
是一種從電容式發(fā)展起來的、防掛料、更可靠、更準(zhǔn)確、適用性更廣的新型物位控制技術(shù)，是電容式物位技術(shù)的升級(jí)。
10 浮筒液位計(jì)
根據(jù)浮力原理，液位上升時(shí)翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，下降時(shí)由紅色轉(zhuǎn)為白色，從而實(shí)現(xiàn)液位指示。
11 鋼帶液位計(jì)
是利用力學(xué)平衡原理設(shè)計(jì)制作的，實(shí)用性強(qiáng)、測(cè)量范圍大、精度高性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
12 靜磁柵液位計(jì)
直接輸出絕對(duì)液位數(shù)據(jù)，量程長(zhǎng)、分辨度適中、無接觸特點(diǎn)，失電后能長(zhǎng)時(shí)間保存絕對(duì)液位數(shù)據(jù)。耐沖擊、防水、抗油、抗粉塵、抗污染、不怕泡沫、讀數(shù)直觀精確、具有多種輸出信號(hào)、與車間現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)方便、便于維修置換等性能使其成為液位檢測(cè)與控制的首選設(shè)備。
四.結(jié)論
通過以上對(duì)液位計(jì)的論述，我們對(duì)液位計(jì)的工作原理和性能等有了基本的了解，液位計(jì)有浮子鋼帶式液位計(jì)、靜壓式液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、伺服式液位計(jì)等多種液位計(jì)。每種液位計(jì)都有自己的工作原理、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)和適用范圍，因此對(duì)于不同的應(yīng)用，要根據(jù)具體情況和液位計(jì)設(shè)計(jì)選型的原理去選擇和設(shè)計(jì)。由此可以看出液位計(jì)在工業(yè)測(cè)量液位上有非常重要的作用，它的發(fā)展代表了部分工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，也代表一個(gè)國家工業(yè)水平的發(fā)展，所以我們要認(rèn)真的去學(xué)習(xí)、研究和創(chuàng)新，開拓我們國內(nèi)液位測(cè)量技術(shù)的新時(shí)代。