常見物位測量儀表的工作原理和適用性

隨著生產(chǎn)的發(fā)展和自動化要求的提高，為解決在物料儲藏和運輸過程中可靠、準確進行物位測量的問題，各種物位測量儀表不斷涌現(xiàn)，性能也不斷提升。其中進行高、低位檢測的稱之為料位開關(guān)，有：音叉式、振動棒式、阻旋式、電容式、浮球式。進行連續(xù)料位測量的有：射頻電容式、超聲波式、雷達式、稱重式、壓力式，這些方法都有各自的適用范圍。一般根據(jù)不同工況環(huán)境(如粉塵、高溫、高壓、易爆、腐蝕性環(huán)境等等)及物位檢測方法的適用性來作為選用的依據(jù)。本文就常見物位測量儀表的工作原理和適用性進行介紹，希望對用戶有所幫助。

一、振棒料位開關(guān)

振棒料位開關(guān)的振動棒是一個電子線路進行激勵并保持共振，當(dāng)被測介質(zhì)到達并部分覆蓋住振棒料位開關(guān)的探頭時，振棒料位開關(guān)的振動阻尼突然增強，這種振動參數(shù)的改變將通過檢測回路觸發(fā)繼電器，從而為物位控制提供了上、下限開關(guān)信號。

目前，振棒料位開關(guān)分單棒振棒料位開關(guān)和雙棒振棒料位開關(guān)兩種，相比單棒振棒料位開關(guān)，雙棒振棒料位開關(guān)的靈敏度更好，檢測更可靠。計為Tube-11振棒料位開關(guān)是國內(nèi)首款雙管設(shè)計的棒狀料位開關(guān)，其振動探頭采用獨特的內(nèi)外嵌套設(shè)置的雙管設(shè)計，產(chǎn)品采用壓電器件實現(xiàn)振動的驅(qū)動與檢測，使內(nèi)外管在完全一致的諧振頻率下產(chǎn)生共鳴。當(dāng)振動棒與被測物料接觸時，接觸物料的外管諧振頻率發(fā)生變化，從而破壞內(nèi)外管的共鳴條件，產(chǎn)生信號變化進而輸出開關(guān)信號。

適用性：計為Tube-11振棒料位開關(guān)通過內(nèi)外振動管的諧振頻率調(diào)節(jié)到完全一致，使得產(chǎn)品具有極高的檢測靈敏度和可靠性，最低測量密度可達0.02g/cm3。計為Tube-11振棒料位開關(guān)主要用于測量顆粒狀固體料位，最低測量密度可達0.02g/cm3，能夠滿足絕大部分顆粒狀料位的現(xiàn)場測量要求。

二、阻旋料位開關(guān)

阻旋料位開關(guān)利用傳動軸與離合器相連接，在未接觸物料時，馬達保持正常運轉(zhuǎn)，當(dāng)葉片感到物料阻力時，馬達停止轉(zhuǎn)動，機構(gòu)同時輸出一節(jié)點信號而測出料位的高度。

適用性：軸端密封的好壞對阻旋料位開關(guān)的壽命影響最大。一般進口產(chǎn)品可以在密度為0.5g/cm3的環(huán)境下使用，即一般礦粉、水泥、粉煤灰均可使用。由于其測量阻力，對扭矩要求一般在0.5~1.0kg?cm可調(diào)，故對葉片上少量附著無影響。計為Spin-11A標(biāo)準型阻旋料位開關(guān)采用進口電機、微動開關(guān)及軸承，材質(zhì)上選用304/316L不銹鋼或碳鋼，適用于大多數(shù)固體顆粒的粉末測量。

三、電容式料位開關(guān)

利用感應(yīng)棒(電極)，以物料為介質(zhì)，感應(yīng)棒與桶壁(對地電極)間之電容量，當(dāng)感應(yīng)棒被物料覆蓋，則電容漸増，當(dāng)達到開關(guān)內(nèi)部設(shè)定線路匹配值時，線路產(chǎn)生高頻諧振，檢出諧振信號，轉(zhuǎn)成開關(guān)信號。

四、音叉料位開關(guān)

音叉料位開關(guān)的探頭基于音叉式設(shè)計，采用壓電器件實現(xiàn)叉體的振動驅(qū)動與檢測。不接觸物料時，音叉在諧振頻率下產(chǎn)生自由振動，當(dāng)音叉與被測物料接觸時，音叉的振動振幅明顯減小，壓電檢測器件的輸出信號幅度隨之減小，信號變化由智能電路檢測分析并輸出一個開關(guān)信號。

適用性：音叉料位開關(guān)是一種專用于測量粉末和細小顆粒的固體料位開關(guān)。計為Fork-11音叉料位開關(guān)可測最低物料密度達0.008g/cm3，特別適合超低密度的料位測量，具有廣泛的適應(yīng)性和極高的可靠性。

五、音叉液位開關(guān)

音叉液位開關(guān)采用壓電器件實現(xiàn)叉體的振動驅(qū)動與檢測。當(dāng)叉體與被測液體接觸時，叉體的諧振頻率明顯降低，振動頻率的變化直接反應(yīng)在壓電檢測器件的輸出信號上，檢測電路對頻率的變化進行判別并輸出一個開關(guān)信號。

計為Ring-11音叉液位開關(guān)是一種高可靠性緊湊型的專用于液位測量的控制開關(guān)。音叉長度僅有40mm，不僅適用于容器、儲罐、槽罐中的液位測量，而且適用于導(dǎo)管的液位測量。同時，基于檢測叉體浸泡于介質(zhì)時振動頻率變化的設(shè)計原理，產(chǎn)品可測量介質(zhì)密度低至0.5g/cm3，不僅適用于鹽酸、硫酸、硝酸、堿液、工業(yè)廢水、糖漿、藥液等液位測量，而且特別適用于有泡沫、氣泡、粘稠液體以及振動干擾的復(fù)雜測量場合。

六、超聲波液位計

由換能量將功率脈沖轉(zhuǎn)換為超聲波，射向料面，經(jīng)料面反射后進入超聲波檢測裝置，再由換能量將超聲波轉(zhuǎn)換為電信號。二次儀表根據(jù)發(fā)射脈沖與接受脈沖之間的時間差和介質(zhì)中的傳播速度，計算出料位。

適用性：由于其傳播速度受傳播介質(zhì)振動、噪音影響較大，并且其元件受溫度影響大，故不能在粉塵、高溫場合使用，往往用于明渠、水處理較多。計為Uson-21隔爆型超聲波液位計能夠用于腐蝕性或爆炸性場合的液位測量。

七、雷達物位計

雷達物位計的原理與一般雷達一樣，是建立在電波在空氣以恒定速度c傳播這一基點上，反射出口到被測料面距離為H，則電波發(fā)出到達料面再反射回到接收端，所需時間t=2H/c，若能直接測量時間t，馬上可以算出距離H。

但電波傳輸速度c=108m/s非常大，在距離較小時，t非常短暫，很難直接準確測量，必須借助于其他技術(shù)手段，例如在脈沖式測距雷達中，借助于脈沖壓縮技術(shù)來提高分辨率。另外的方法是采用連續(xù)波調(diào)頻法，使發(fā)射電波的頻率連續(xù)快速地變化，利用瞬時發(fā)射頻率與回波頻率之差來換算距離，由于這種技術(shù)適合于短距離測量，所以多數(shù)雷達料位計均采用調(diào)頻連續(xù)波。

適用性：雷達物位計特別適合于高粘度或高污染度的物料。例如瀝青、重油等，并且由于其測量重復(fù)精度高，無需定期維修或重新標(biāo)定，測量精度也較高，一般能達到±1cm。一般瀝青庫均可以采用雷達物位計，避免了其他接觸式測量方法常常會出現(xiàn)的粘住、卡死、不可靠的問題。一次投資雖多，因為免維護，總的使用成本較低。計為系列雷達物位計有高頻、低頻脈沖和調(diào)頻連續(xù)波等多種型號，能夠在多種工況下使用。

八、電子稱重式料位計

采用稱重傳感器直接稱出儲倉重量來判斷物料存量，因為料位和重量多少均是物料存量的指標(biāo)。

適用性：這一方法非?？煽?、準確、重復(fù)性好，精度也可以很高，對物料特性不限，但缺點是安裝不太方便，受料倉結(jié)構(gòu)限制，要求單獨的料倉。象瀝青站中熱料倉就不可以用，而水泥站骨料中儲倉、臥式瀝青罐可以使用。

九、壓力式液位計

通過壓力法蘭感應(yīng)器將受到的壓力通過毛細管傳到變送器，變送器有一個變電容的完全密封的傳感器腔，當(dāng)毛細管將壓力傳遞至壓力腔，將引起壓力膜片位移，傳感膜片和兩電容極板之間的電容差由電子部件轉(zhuǎn)換為對應(yīng)電信號輸出，由于液位壓力與液面高成正比例，故此電信號經(jīng)標(biāo)定后即準確反映液位變化。

適用性：只適用于液體，例如立式瀝青罐，油罐等。安裝要求方便。

審核編輯：湯梓紅