浮筒液位計(jì)的工作原理及結(jié)構(gòu)

浮筒液位計(jì)的工作原理及結(jié)構(gòu)

浮筒液位計(jì)由檢測(cè)、轉(zhuǎn)換、變送三部分組成；檢測(cè)部分由浮筒、連桿組成；轉(zhuǎn)換部分由杠桿、扭力管組件、傳感器組成；變送部分由 CPU、A/D、D/A 及 LCD 顯示器組成。如下圖所示。

浮筒浸沒在外浮筒內(nèi)的液體中，與扭力管系統(tǒng)剛性連接，外浮筒內(nèi)液體的位置，或界面高低的變化，引起浸沒在液體中的浮筒的浮力變化，從而使扭力管轉(zhuǎn)角也隨之變化。

液位越高時(shí)，浮筒所受浮力越大，扭力管所受的力矩就越小，扭角也越小；反之則越大。扭角的變化被傳遞到與扭力管剛性連接的傳感器，使傳感器輸出電壓變化，被放大轉(zhuǎn)換為 4-20mA電流輸出。

浮筒液位計(jì)故障檢查判斷及處理

(1)沒有液位顯示或顯示最小

本故障是指工藝的液位正常，但儀表無顯示或顯示最小，甚至顯示負(fù)值。

可進(jìn)行排污，來檢查取樣閥門、取樣管路有沒有積垢、堵塞故障；可通過清洗，吹洗的方法來疏通堵塞，取樣閥門堵塞嚴(yán)重或泄漏只有更換。可對(duì)外浮筒內(nèi)部進(jìn)行檢查，浮筒破裂，浮筒掛料都會(huì)使液位顯示變低或顯示零下。

變送器連接電路出現(xiàn)斷路，供電失常，變送器的放大板，顯示板損壞都會(huì)使變送器無顯示，或者輸出電流下降，顯示與輸出電流不吻合。更換電路板需要重新進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。變送器沒有電流輸出，檢查接線是否正確；觀察液晶表頭是否有顯示，有顯示但無輸出電流，可能是輸出管損壞，可更換電路板來確定。EEPROM 損壞，會(huì)造成儀表標(biāo)定數(shù)據(jù)的丟失，也會(huì)引起無電流輸出故障。

(2)液位顯示最大

可按先機(jī)械后電氣的次序檢查。工藝介質(zhì)的腐蝕、結(jié)晶、沉積物附著，工藝介質(zhì)密度變化大，浮筒被卡，浮筒脫落，安裝的垂直度不合乎要求，都會(huì)使液位顯示最大；機(jī)械部分與工藝介質(zhì)直接接觸，故障率高于電氣部分。

浮筒被卡可拆卸處理或清洗浮筒的污物，浮筒脫落需要拆卸后掛浮筒，進(jìn)行調(diào)校才能使用。工藝介質(zhì)密度有較大變化，介質(zhì)溫度超過設(shè)計(jì)值太多，與工藝協(xié)商后，要重新計(jì)算按新的量程進(jìn)行調(diào)校使用。確定機(jī)械部分沒有問題，可對(duì)變送器的供電、零點(diǎn)、量程進(jìn)行檢查，零點(diǎn)是否有漂移或偏高現(xiàn)象，量程設(shè)置是否正確，可測(cè)量變送器輸出電流來判斷變送器，安全柵是否正常。

(3)液位顯示偏高或偏低

液位顯示有偏差時(shí)，用手操器檢查變送器的參數(shù)設(shè)置是否正確，浮筒液位計(jì)顯示有偏差，很多時(shí)候與所測(cè)介質(zhì)有關(guān)，介質(zhì)密度變化與設(shè)計(jì)、設(shè)定值相差較大，液位顯示值就會(huì)不準(zhǔn)。

有的氣體、汽油等介質(zhì)含硫量較高，易在浮筒吊桿處結(jié)晶或結(jié)塊造成測(cè)量不準(zhǔn)。信號(hào)線路的原因引起 DCS 液位顯示偏高或偏低，其現(xiàn)象是浮筒液位計(jì)與就地液位計(jì)的顯示是對(duì)應(yīng)的，但 DCS 的液位顯示偏差較大，這類故障很多是由于信號(hào)線路的接線端子，分線箱端子進(jìn)水使信號(hào)線對(duì)地的絕緣電阻下降，或使信號(hào)線正負(fù)極間的絕緣電阻下降；嚴(yán)重導(dǎo)致信號(hào)線接地，信號(hào)線間的短路故障；信號(hào)分流會(huì)使 DCS 的顯示比現(xiàn)場(chǎng)儀表偏低，引入了地電流干擾會(huì)使 DCS 的顯示偏高。故障常在雨季或衛(wèi)生大掃除后發(fā)生，端子盒、分線箱密封不良很容易進(jìn)水，可用塑料布包扎或用防爆膠泥密封來防水。

(4)液位顯示波動(dòng)

觀察被測(cè)液位的歷史記錄曲線，看是什么樣的波動(dòng)，緩慢波動(dòng)可能是介質(zhì)波動(dòng)或浮筒有機(jī)械故障。浮筒浸在介質(zhì)中會(huì)有一定的慣性和阻尼，所以波動(dòng)是不可能突變的。

有很大的波動(dòng)或者是突然出現(xiàn)的波動(dòng)，大多是電路或信號(hào)線有問題，如變送器的接線接觸不良或松動(dòng)，可分段測(cè)量導(dǎo)線的電阻值來判斷，還應(yīng)檢查儀表是否受到電磁干擾。

工藝液位經(jīng)常波動(dòng)，可加大阻尼時(shí)間和濾波來克服。被測(cè)液位波動(dòng)較大可考慮配置防波管。要了解工藝被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)，如某公司用浮筒液位計(jì)測(cè)量冷凝器液位，介質(zhì)為氟利昂，液位顯示經(jīng)常出現(xiàn)波動(dòng)，后來查明引起波動(dòng)的原因是氟利昂里氣泡太多，導(dǎo)致浮筒波動(dòng)；可見生產(chǎn)工況對(duì)儀表測(cè)量的影響是很大的。

因此在判斷和處理故障時(shí)，不能只從儀表方面作手，還要考慮工藝方面的影響。

設(shè)計(jì)選型有問題，浮筒的計(jì)算密度不對(duì)，安裝位置不佳；被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)與設(shè)計(jì)值不符；工藝的壓力，流量波動(dòng)過大，都有可能引起液位顯示的波動(dòng)。變送器輸出電流不穩(wěn)定，對(duì)變送器測(cè)量回路進(jìn)行檢查，檢查變送器端子上的電壓是否穩(wěn)定，檢查變送器連接線路有沒有接觸不良或接地等現(xiàn)象。用手操器使變送器輸出 4mA 或 20mA等固定電流，來判斷變送器或安全柵是否有問題，并對(duì)癥處理。機(jī)械部分有故障，如扭力管的工作性能不穩(wěn)定，浮筒掛鉤損壞，會(huì)使儀表的輸出電流不穩(wěn)定，零點(diǎn)附近量程波動(dòng)大，還會(huì)影響儀表的線性。機(jī)械故障要拆卸檢查才能確定。

(5)液位變化遲鈍

工藝液位變化時(shí)儀表顯示也變化，但變化速度與實(shí)際液位不一致，可排污檢查取樣閥門及取樣管有沒有堵塞現(xiàn)象；液位變化遲鈍很多是由于浮筒上有附著物或浮筒與外套筒有摩擦；可定時(shí)用蒸汽吹掃，或在儀表外套筒增加伴熱。

液位計(jì)的氣、液相取樣管或取樣閥門堵塞，尤其是氣相管路堵塞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量筒與容器上部壓力不平衡，浮筒上部憋壓，使浮筒移動(dòng)緩慢導(dǎo)致液位顯示變化緩慢。取樣閥門開度過小，也會(huì)出現(xiàn)液位變化緩慢，與實(shí)際液位有偏差的故障，氣相管有堵塞時(shí)該故障更突出。

(6)液位顯示不變化

工藝液位正常并有變化但液位顯示長(zhǎng)時(shí)間沒有變化，DCS 液位趨勢(shì)曲線為直線，可通過排污來發(fā)現(xiàn)問題，排污時(shí)可敲打外浮筒，有時(shí)浮筒被卡住，浮筒與外浮筒相碰，通過敲打外浮筒就有可能恢復(fù)正常；機(jī)械部分沒有問題，就應(yīng)該在變送器的電路上查找原因，變送器的顯示板或放大板有問題，可用備件代換來確定故障。更換電路板，需要重新輸人參數(shù)并進(jìn)行線性調(diào)整。

液位計(jì)的氣，液相取樣管或取樣閥門堵塞，取樣閥門開度過小，都會(huì)使被測(cè)液位長(zhǎng)時(shí)間不變化，而液位趨勢(shì)曲線為直線，尤其是液相取樣管，經(jīng)常會(huì)被管道內(nèi)的雜質(zhì)堵塞，管線較長(zhǎng)時(shí)被堵塞的概率更高。氣相取樣管或取樣閥門堵塞，取樣閥門開度過小，會(huì)出現(xiàn)液位變化緩慢，與實(shí)際液位有偏差的故障。

測(cè)量介質(zhì)易結(jié)晶，或者溫度，壓力的變化導(dǎo)致物料結(jié)晶，結(jié)晶物將浮筒。扭力管、掛鉤卡死都會(huì)造成液位顯示不變化的故障。該類故障只有拆下修理，沒有好辦法徹底消除，但可采取一些措施來減小影響，如把外浮筒用保溫材料包裹起來，減少外部溫度的影響，以消除揮發(fā)物在浮筒內(nèi)的結(jié)晶，結(jié)焦現(xiàn)象；如果被測(cè)介質(zhì)可以吹蒸汽、熱風(fēng)，則可使用吹掃法來減少結(jié)晶，結(jié)焦現(xiàn)象。采取以上措施仍然受困于結(jié)晶問題時(shí)，只能考慮用其他測(cè)量方法。

浮筒液位計(jì)維修實(shí)例

(1)沒有液位顯示或顯示最小

[實(shí)例 1]蒸汽冷凝器的液位無顯示。

[故障檢查]對(duì)浮筒液位計(jì)進(jìn)行排污，只有少量的冷凝水流出來，判斷浮筒堵塞。

[故障處理]拆下外浮筒打開后發(fā)現(xiàn)，污物雜質(zhì)幾乎將浮筒塞滿。清洗并重新校準(zhǔn)后，儀表恢復(fù)正常。

[維修小結(jié)]本例是工藝原因造成的堵塞故障，該容器工藝沒有按期進(jìn)行清洗和排雜，使冷凝器中沉積了大量的雜質(zhì)和污物，并堵塞了浮筒。

(2)液位顯示最大

[實(shí)例 2]硫磺裝置汽提塔液位，玻璃液位計(jì)顯示 60%，而 DCS 顯示為 100%。

[故障檢查]到現(xiàn)場(chǎng)檢查玻璃液位計(jì)是正常的。進(jìn)行排污檢查發(fā)現(xiàn)有污物阻塞現(xiàn)象。

[故障處理]停表將浮筒內(nèi)的污物清理干凈，開表后液位顯示正常。

[維修小結(jié)]本例是由于筒內(nèi)的污物將浮筒卡在了 100%處，造成了浮筒輸出電流最大。檢查浮筒是否被卡，最有效的方法就是排污，關(guān)閉浮筒與設(shè)備相連的取樣閥，打開排污閥排污，若儀表顯示回零則判斷浮筒未卡，如果仍為 100%則可判斷浮筒被卡。測(cè)量容易結(jié)晶、堵塞的介質(zhì)液位時(shí)，首先要判斷就地液位計(jì)是否存在堵塞的故障，就地液位計(jì)在正常的基礎(chǔ)上再對(duì)儀表進(jìn)行檢查，以避免走彎路。

(3)液位顯示偏高

[實(shí)例 3]工藝反映 DLC3000 浮筒液位計(jì)顯示偏高。

[故障檢查]用 475 手操器進(jìn)行兩點(diǎn)液位標(biāo)定，沒有改觀。經(jīng)分析后認(rèn)為:浮筒扭力管的剛性有可能發(fā)生變化。

[故障處理]重新標(biāo)定干耦合點(diǎn)，具體操作如下：

①將表頭下方的滑塊推開，露出鎖緊孔內(nèi)鎖緊扭力桿的六角螺母。使浮筒處于最低液位位置(即浮筒最重的位置)，用套筒扳手伸入鎖緊孔把螺母鎖緊，將滑塊推回原位。

②進(jìn)入 On line(在線菜單)后，選 Basic Setup(基本設(shè)置)→Sensor Calibrate(傳感器標(biāo)定)→Mark Dry Coupling(標(biāo)記干耦合點(diǎn))。干耦合點(diǎn)標(biāo)定完成，儀表顯示應(yīng)基本在零點(diǎn)。若偏差較大可進(jìn)入 PV Setup(PV 設(shè)置)檢查 Level Offset(零點(diǎn)遷移量)是否恢復(fù)為零，否則再重復(fù)做一次。

③進(jìn)入 Two Point(兩點(diǎn)校準(zhǔn))進(jìn)行兩點(diǎn)液位標(biāo)定，儀表恢復(fù)正常。

[維修小結(jié)]本例儀表使用有 8 年多，扭力管的剛性有所變化也不奇怪，標(biāo)定干耦合點(diǎn)的目的就是使扭力管工作在正常范圍。或者漏設(shè)的情況。新安裝或更換的儀表，安裝至現(xiàn)場(chǎng)后，再用手操器檢查一遍設(shè)置，最好是由兩人共同完成，出錯(cuò)情況將大大下降。

(4)液位顯示波動(dòng)

[實(shí)例 4]鍋爐汽包液位低負(fù)荷時(shí)波動(dòng)小，高負(fù)荷時(shí)波動(dòng)大。

[故障檢查]觀察工藝供汽壓力基本穩(wěn)定，經(jīng)檢查浮筒及變送器沒有問題，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)液相取樣閥沒有全開。

[故障處理]把液相閥全打開后，液位穩(wěn)定。

[維修小結(jié)]液位計(jì)的液相閥門開度小，進(jìn)入液位計(jì)的水量少；氣相閥是全開，蒸汽把液位計(jì)內(nèi)的水再加熱，使體積膨脹液位虛高。鍋爐減負(fù)荷后蒸汽壓力升高，液位計(jì)內(nèi)水位下降，如此反復(fù)就出現(xiàn)了波動(dòng)。按規(guī)定鍋爐水位的氣，液相閥門要全開，這也是安全檢查的主要內(nèi)容；任何操作上的不到位都會(huì)給維修工作帶來不必要的麻煩。

[實(shí)例 5]氨分離器液位控制系統(tǒng)的液位波動(dòng)。

[故障檢查]檢查液位變送器及相關(guān)線路，沒有發(fā)現(xiàn)異常，決定進(jìn)行排污。

[故障處理]排污及沖洗浮筒后，液位控制正常。

[維修小結(jié)]在開車時(shí)壓縮機(jī)帶出許多油污，有油污積聚在浮筒中，在低溫下結(jié)為油泥，浮筒動(dòng)作不靈活使液位信號(hào)滯后，調(diào)節(jié)器不能及時(shí)調(diào)節(jié)液位還產(chǎn)生誤調(diào)節(jié)，使液位波動(dòng)很大。

[實(shí)例6]工藝反映 LT205 液位波動(dòng)很大。

[故障檢查]排污后確定浮筒取樣管暢通。用鐵釘從下放空處伸入，觸碰浮筒并上下移動(dòng)，表頭顯示有變化但變化很小。

[故障處理]將浮筒拆下調(diào)零點(diǎn)及量程，輸出電流基本沒有變化。再檢查發(fā)現(xiàn)扭力管固定螺栓松動(dòng)，扭力管位置已移動(dòng)。重新調(diào)好扭力管位置并上緊螺栓，儀表恢復(fù)正常。

[維修小結(jié)]調(diào)校時(shí)發(fā)現(xiàn)輸出電流變化很小，懷疑扭力管有問題。正常時(shí)扭力管有初始扭力存在，使浮筒傳動(dòng)連桿處于懸空位置，可以靈敏的感受浮筒所受浮力的微小變化。當(dāng)扭力管固定螺栓松動(dòng)時(shí)，扭力管在扭力的作用下，其初始扭力為零，且感受不到浮筒連桿的位移變化，在調(diào)校時(shí)輸出電流基本沒有變化。

(6)液位變化遲鈍

[實(shí)例 7]母液槽的玻璃液位計(jì)有變化，遠(yuǎn)傳的液位顯示長(zhǎng)時(shí)間不變化。

[故障檢查]判斷取樣管堵塞的可能性較大，到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)液相管不通暢。

[故障處理]關(guān)閉取樣閥門，對(duì)取樣管路進(jìn)行疏通后，儀表顯示恢復(fù)正常。

[維修小結(jié)]當(dāng)液相取樣管有堵塞現(xiàn)象時(shí)，母液槽內(nèi)的液體不能流入外浮筒，則外浮筒內(nèi)的液位不會(huì)變化，導(dǎo)致變送器的輸出電流也不變化。

[實(shí)例 8-35]某冷凝塔的液位不變化。

[故障檢查]檢查供電及變送器都正?！，F(xiàn)場(chǎng)排污發(fā)現(xiàn)顯示有稍微變化，拆卸檢查發(fā)現(xiàn)浮筒有被卡的現(xiàn)象。

[故障處理]停車檢修時(shí)對(duì)液位計(jì)重新進(jìn)行安裝，一年內(nèi)沒有再出現(xiàn)此故障。

[維修小結(jié)]本例故障曾出現(xiàn)幾次，當(dāng)初發(fā)現(xiàn)筒體的垂直度不合格，但沒有返工就驗(yàn)收留下后患。重新安裝解決了遺留問題。

(7)液位顯示不變化。

[實(shí)例 8]某廠汽油分液罐的 LT-106 液位顯示在 25%無變化。

[故障檢查]估計(jì)是罐底污物積累過多，清理完畢投運(yùn)，一周后又出現(xiàn)上述故障。再次排污清理投運(yùn)，仍然顯示在 25%，用水校準(zhǔn)仍無變化，用鐵絲通浮筒，表頭顯示會(huì)變化。

[故障處理]用水反復(fù)沖洗浮筒內(nèi)部后，調(diào)校，投運(yùn)儀表恢復(fù)正常。

[維修小結(jié)]液位顯示在 25%無變化，實(shí)際是浮筒內(nèi)部太臟使浮筒貼壁，而不隨液位變化.本例說明定期排污是保障浮筒液位計(jì)正常運(yùn)行的重要條件。

審核編輯：黃飛

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