20種液位計工作原理及常見故障分析
日期：2018-05-17 來源： 作者：
本文通過對常用20種液位計工作原理的解讀，從各三暢液位計安裝使用及注意事項的分析，來判斷液位計可能出現的故障現象以及如何來處理，讓儀表人系統的了解液位計，從而為遇到工況能夠在選擇液位計上，做出準確的判斷提供依據。
常見液位計種類
1、磁翻板液位計
2、浮球液位計
3、鋼帶液位計
4、雷達物位計
5、磁致伸縮液位計
6、射頻導納液位計
7、音叉物位計
8、玻璃板/玻璃管液位計
9、靜壓式液位計
10、壓力液位變送器
11、電容式液位計
12、智能電浮筒液位計
13、浮標液位計
14、浮筒液位變送器
15、電接點液位計
16、磁敏雙色電子液位計
17、外測液位計
18、靜壓式液位計
19、超聲波液位計
20、差壓式液位計（雙法蘭液位計）
常用液位計的工作原理
1、磁翻板液位計
原理：連通器原理，根據浮力原理和磁性耦合作用研發而成，當被測容器中的液位升降時，浮子內的永久磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示面板，使紅白翻柱翻轉180°，當液位上升時翻柱由白色轉為紅色，當液位下降時翻柱由紅色轉為白色，面板上紅白交界處為容器內液位的實際高度，從而實現液位顯示。
2、浮球液位計
浮球液位計結構主要基于浮力和靜磁場原理設計生產的。帶有磁體的浮球（簡稱浮球）在被測介質中的位置受浮力作用影響：液位的變化導致磁性浮子位置的變化。浮球中的磁體和傳感器（磁簧開關）作用，使串連入電路的元件（如定值電阻）的數量發生變化，進而使儀表電路系統的電學量發生改變。也就是使磁性浮子位置的變化引起電學量的變化。通過檢測電學量的變化來反映容器內液位的情況。
3、鋼帶液位計
它是利用力學平衡原理設計制作的。當液位改變時，原有的力學平衡在浮子受浮力的擾動下，將通過鋼帶的移動達到新的平衡。液位檢測裝置（浮子）根據液位的情況帶動鋼帶移動，位移傳動系統通過鋼帶的移動策動傳動銷轉動，進而作用于計數器來顯示液位的情況。
4、雷達液位計
雷達液位計是基于時間行程原理的測量儀表，雷達波以光速運行，運行時間可以通過電子部件被轉換成物位信號。探頭發出高頻脈沖并沿纜式探頭傳播，當脈沖遇到物料表面時反射回來被儀表內的接收器接收，并將距離信號轉化為物位信號。
5、磁致伸縮液位計
磁致伸縮液位計的傳感器工作時，傳感器的電路部分將在波導絲上激勵出脈沖電流，該電流沿波導絲傳播時會在波導絲的周圍產生脈沖電流磁場。在三暢磁致伸縮液位計的傳感器測桿外配有一浮子，此浮子可以沿測桿隨液位的變化而上下移動。在浮子內部有一組永久磁環。當脈沖電流磁場與浮子產生的磁環磁場相遇時，浮子周圍的磁場發生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導絲在浮子所在的位置產生一個扭轉波脈沖，這個脈沖以固定的速度沿波導絲傳回并由檢出機構檢出。通過測量脈沖電流與扭轉波的時間差可以精確地確定浮子所在的位置，即液面的位置。
6、射頻導納液位計
射頻導納料位儀由傳感器和控制儀表組成，傳感器可采用棒式、同軸或纜式探極安裝于倉頂。傳感器中的脈沖卡可以把物位變化轉換為脈沖信號送給控制儀表，控制儀表經運算處理后轉換為工程量顯示出來，從而實現了物位的連續測量。
7、音叉物位計
音叉式物位控制器的工作原理是通過安裝在音叉基座上的一對壓電晶體使音叉在一定共振頻率下振動。當音叉與被測介質相接觸時，音叉的頻率和振幅將改變，這些變化由智能電路來進行檢測，處理并將之轉換為一個開關信號。
8、玻璃板液位計（玻璃管液位計）
玻璃板式液位計是通過法蘭與容器連接構成連通器，透過玻璃板可直接讀得容器內液位的高度。
9、壓力液位變送器
壓力式液位計采用靜壓測量原理，當液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓力的同時，通過導氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓Po與傳感器的負壓腔相連，以抵消傳感器背面的Po，使傳感器測得壓力為：ρ.g.H，通過測取壓力P，可以得到液位深度。
10、電容式液位計
電容式液位計是采用測量電容的變化來測量液面的高低的。它是一根金屬棒插入盛液容器內，金屬棒作為電容的一個極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數ε1和液面上的介電常數ε2不同，比如：ε1>ε2，則當液位升高時，電容式液位計兩電極間總的介電常數值隨之加大因而電容量增大。反之當液位下降，ε值減小，電容量也減小。所以，電容式液位計可通過兩電極間的電容量的變化來測量液位的高低。
11、智能電浮筒液位計
智能電浮筒液位計是根據阿基米德定律和磁藕合原理設計而成的液位測量儀表，儀表可用來測量液位、界位和密度，負責上下限位報警信號輸出。
12、浮標液位計
它是利用力學平衡原理設計制作的。當液位改變時，原有的力學平衡在浮子受浮力的擾動下，將通過鋼帶（繩）的移動達到新的平衡。液位檢測裝置（浮子）根據液位的情況帶動鋼帶（繩）移動，位移傳動系統通過鋼帶（繩）的移動帶動現場指示裝置，進而在顯示裝置上顯示液位的情況。
13、浮筒液位變送器
浮筒浸沒在浮筒室內的液體中，與扭力管系統剛性連接，扭力管系統承受的力是浮筒自重減去浮筒所受的浮力的凈值，在這種合力作用下的扭力管扭轉一定角度。浮筒室內液體的位置、密度或界位高低的變化引起浸沒在液體中的浮筒受到的浮力變化，從而使扭管轉角也隨之變化。該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，繼而被電子部件放大并轉換為4～20mA電流輸出。浮筒液位變送器采用微控制器與相關的電子線路測量過程變量，提供電流輸出，驅動LCD顯示及提供HART通信能力。
14、電接點液位計
電接點水位計根據水與汽電阻率不同而設計。測量筒的電極在水中對筒體的阻抗小。在汽中對筒體的阻抗大。隨著水位的變化，電極在水中的數量產生變化。轉換成電阻值的變化。傳送到二次儀表，從而實現水位的顯示、報警、保護聯鎖等功能。
15、磁敏雙色電子液位計
磁敏電子雙色液位計是選用優質不銹鋼及進口電子元件制造，顯示部位采用高亮度LED雙色發光管，組成柱狀顯示屏，通過LED光柱的紅綠變化，可實現液位上、下限報警和控制。
16、外測液位計
外測液位計是一種利用聲納測距原理，“微振動分析”技術從容器外測量液位的儀表。將兩個小巧的外測液位計超聲波傳感器一個安裝在罐體的底部，另一個安裝在罐體的側壁來進行密度變化的補償。外測液位計傳感器的信號經過微處理器轉變，輸出到本地顯示或用戶控制系統?？梢杂嬎愠龉迌纫后w的高度和罐內液體的容積。
17、靜壓式液位計
靜壓式液位變送器，將擴散硅充油芯體封裝在不銹鋼殼體內，前端防護帽起保護傳感器膜片的作用，也能使液體流暢地接觸到膜片，防水導線與外殼密封連接，通氣管在電纜內與外界相連，內部結構防結露設計。
18、超聲波液位計
超聲波液位計/物位計是由一個完整的超聲波傳感器和控制電路組成。通過超聲波傳感器發射的超聲波經液體表面反射，返回需要的時間用與計算，通過溫度傳感器對超聲波傳輸過程中的溫度影響進行修正，換算成液面距超聲波傳感器的距離，通過液晶顯示并輸出4mA-20mADC模擬信號，實現現場儀表遠程讀取。
19、差壓式液位計（雙法蘭液位計）
差壓液位變送器就是通過測量高低壓力差，再由轉換部件轉換成電流信號傳送到控制室的電器元件。差壓式液位計主要用于密閉有壓容器的液位測量。差壓的大小同樣代表了液位高度的大小。用差壓計測量氣、液兩相之間的差壓值來得知液位高低。
液位計安裝使用及注意事項
玻璃管液位計的安裝和使用注意事項：
這種液位計在運輸安裝時要謹防機械撞擊，以免玻璃破碎，這是必須小心的。
液位計都有各自的規格和型號，一定要選一個適合的型號，比如說一些介質要用無色透光式液位計，還有一些可能就要用要帶蒸汽夾套的液位計，用來保溫作用。濕度傳感器探頭,,不銹鋼電熱管PT100傳感器,鑄鋁加熱器,加熱圈流體電磁閥。
液位計安裝后，當容器液體溫度很高時，不能馬上打開閥門，要預熱一段時間，三暢帶玻璃管液位計有一定溫度之后再開啟閥門，目的是防止玻璃熱脹冷縮導致破裂。
液位計使用過程中要定期清洗玻璃管內外壁，以免視線模糊，清洗的時候一定要把上下兩個閥門關緊，以免容器液體流出，然后再把拆下來的玻璃管用水沖洗，或者用酒精浸泡。安裝的時候也要注意要小心，也要有方法。
如果是玻璃管破裂需要更換的話，就要注意拆卸和安裝了，當安裝好后還要試一下是否會出現滲漏，只有不出現滲漏的情況下才可投入使用。
在使用時要時常檢修維護，以免生銹腐蝕導致滲漏，同時要做好使用記錄和維修記錄。
玻璃板液位計的安裝使用注意事項：
在安裝時，為了確保自動密封的作用，容器內的液體必須要有一定壓力，至少要大于零點二兆帕，在打開上下閥門時，閥桿退出轉數不能少于四圈，因為，鋼球封門時不至于碰到閥桿的頂端，以免遭到破壞。
在運輸以及開箱搬運過程中，一定要注意不要碰到比較硬的東西，以免玻璃板破碎。
同樣要注意規格型號，不能安裝不合適規格的液位計，有些介質對液位器是有限制的，比如一些對玻璃板或者鋼板有腐蝕作用的介質就不能使用。
其他維護清潔，拆洗安裝跟玻璃管液位計的方法是差不多的。
磁性浮子液位計的安裝使用注意事項：
測量對象要考慮，如被測介質的物理和化學性質以及工作壓力、溫度、安裝條件、液位變化的速度等；再一個就是測量和控制要求，如測量范圍、測量精確度、顯示方式、現場指示、遠距離指示以及與計算機的接口、安全防腐、可靠性、施工方便性等，這些都是要考慮的，只有充分考慮這些，你才能夠選擇適合使用的。
安裝的時候要保證液位計垂直，同時要保證浮子能夠活動自如，安裝的時候不能安裝反了，其他事宜跟玻璃板玻璃管液位計是差不多的。因此，我們只有知道各種液位計的安裝使用方法才能夠真正的安裝好它。
磁翻板液位計的安裝使用注意事項：
使用之前，要用校正磁鋼把液位計零位以下的小球設置成紅色的，其他部位的小球則要設置成白色。
在用戶自行添裝伴熱管路的時候，要選擇非導磁的材料，比如說紫銅管之類的材質，而伴熱管路的溫度則要根據具體的介質來確定。而磁翻板液位計的安裝位置，也要注意避開或者遠離介質的進出口處，否則會因為局部區域介質的快速變化，影響測量數據的準確性。同時還需要注意的就是，在介質內不要含有固體的雜質，或者說帶有磁性的物質，這些都會對浮球的工作造成阻礙。
在磁翻板液位計的周圍，也是不允許有帶有導磁性的物質接近的，也不要使用鐵絲來固定液位計，這樣也會影響液位計的正常工作。
在安裝的時候，首先要注意的就是打開液位計的底部，將浮球裝入，需要注意把帶磁性的一端向上，不能裝反。
在安裝完畢之后，調試時應該首先打開液位計上面的引管閥門，然后緩慢的開啟下面的閥門，讓介質緩慢平穩的進入檢測導管之內，并觀察液位計上的紅白球翻轉是否正常，如果正常的話，把下面的引管閥門關閉，之后打開排污閥，讓主導管之內的液體位置逐漸下降，就這樣重復操作三次，等到確認液位計的工作正常之后，就可以投入正常的運行工作。
電容式液位計的安裝使用注意事項：
露天安裝時，探極線不能裸露于容器以外，以免雨天探極線著水出現測量誤差。
外殼或接線盒下部的不銹鋼過程連接部件，必須可靠與容器外壁連接（接地），其接觸電阻不能大于2。
在正常工作中，探極線在容器內不能有較大的擺動幅度，否則會出現信號不穩定現象。
探極線安裝時，應盡量遠離容器內壁，zui小距離不能＜100mm。當受條件限制，距離＜100mm時，探極線與容器的距離必須保證相對固定。
對單線軟探極，多余部分可通過過程聯接件上端拉出后剪掉，然后擰緊押金螺栓，而雙絞線探極，多余部分可盤扎在被測液面以上，絕對不允許將多余部分盤繞在容器底部或有效測量段。
在容器內有攪拌或液體可能產生大量氣泡時，為保護探極線和避免液體波動及氣泡而產生的虛假液位，可在容器內放置一內徑＞80mm金屬或非金屬管，管的下端應開口獲流進液孔，液面以下留排氣孔，使用金屬管時，應保證探極線在管內位置相當穩定，必要時對探極線加支撐拉直。
浮標液位計的安裝使用注意事項
導向鋼絲下支承焊接安裝：在容器底部按照三暢浮標液位計浮子運動方向要求確定位置，焊接或鉚接好固定導向鋼絲下支承。如設備不具備焊接條件，可采用重錨固定方式固定導向鋼絲下支承。如容器內液面波動不大，可不安裝導向鋼絲。
導向鋼絲的安裝
(1)用力使鋼絲拉直，并固定在下支承上，注意不要使鋼絲有彎曲或打結現象，以免影響浮標上下移動。
(2)導向鋼絲通過浮標液位計浮標的導向耳勾，后穿入吊勾螺釘，把鋼絲的終端固定并用導線夾頭夾緊，并旋緊吊勾螺母，使其處于緊張狀況，再將上螺母拼緊，以防松動，然后蓋好封蓋。
(3)兩根導向鋼絲要垂直地面，而且相互平行，保證兩者之間距離為300mm。
標尺安裝。浮標液位計標尺的長度是按用戶在訂貨時所提供的測量范圍而確定的，在安裝時要求
(1)標尺的連結部分應做到平直、光滑、不應有凹凸現象，以免影響重錘指針的正常運行，或引起測量的誤差。
(2)標尺應與貯罐內液面相垂直，不應有傾斜現象，標尺安裝的垂直度不能大于5°，以免造成重錘指針卡死，使測量失敗。
(3)在焊接標尺腳架(件11)時，應盡量做到安裝表面在同一平面上，安裝孔在同上直線上，即做到確保標尺的刻度面及重錘指針兩側導向均要平直稱為直線，使重錘指針在標尺上靈活升降。注意：二標尺腳架之間互相距離為1米。
浮標連接鋼絲及重錘指針的安裝：浮標與連接鋼絲的一端用導線夾頭夾緊固定，然后將連接鋼絲的另一端裝進事先安裝好的兩個導向滑輪盒內，并和重錘指針相連接，用導線夾頭夾緊固定，zui后調整各導向滑輪支架，使連接鋼絲與水平垂直，使浮標在導向鋼絲上活動靈活，有輕滑感、無卡死、扭曲、打結、打卷或損傷等現象。注意：掌握鋼絲的所需長度。
浮標連接鋼絲及重錘指針的安裝：浮標液位計浮標與連接鋼絲的一端用導線夾頭夾緊固定，然后將連接鋼絲的另一端裝進事先安裝好的兩個導向滑輪盒內，并和重錘指針相連接，用導線夾頭夾緊固定，zui后調整各導向滑輪支架，使連接鋼絲與水平垂直，使浮標在導向鋼絲上活動靈活，有輕滑感、無卡死、扭曲、打結、打卷或損傷等現象。
超聲波液位計的安裝使用注意事項
超聲波液位計選擇量程：如果測量液體，可以按照標稱量程選型。如果是測量固體(請事先咨詢廠家銷售人員)，需要將量程加大如果是松軟的物體(比如面粉棉花海綿)將不能使用。如果測量液位有覆蓋面大的氣泡，也要加大量程氣泡厚度超過5cm將不推薦使用?？諝庵杏蟹蹓m或者蒸汽，請事先咨詢廠家技術人員要加大量程使用。
超聲波液位計選擇探頭材料，主要看環境是否有腐蝕性：一般的弱酸弱堿環境可以用普通探頭，腐蝕性強的，要用防腐的探頭。強酸堿的場合，我們還要考慮是否會形成霧氣，會形成霧氣的場合，還要求加大量程使用。
探頭的安裝位置，根據發射角和可能產生的虛假反射回波：超聲波波束通過探頭聚焦，脈沖波束的發射就好像手電筒的光束一樣，不同類型不同量程的探頭的發射角不同。在發射角內的任何物體，如：管道、容器支架和其他裝置，都會造成很強的虛假回波，特別是發射內距離探頭zui近的幾米處。
當換能器發射超聲波脈沖時，都有一定的發射角。從換能器發射表面到被測介質表面之間，又發射的超聲波波束所輻射的區域內，不得有障礙物。因此，選擇換能器安裝位置時應盡可能的避開障礙物，如人梯、支架、泵閥設備等。無法避開的情況下，可通過程序調整濾掉虛假回波。換能器應與被測介質表面垂直，以保證能接收到反射回波信號。此外，換能器發射面距zui高液位需有足夠距離，zui高液位不得進入測量盲區。
換能器發射超聲波脈沖時。都有一定的發射角。從換能器發射表面到被測介質表面之間，又發射的超聲波波束所輻射的區域內，不得有障礙物。因此，選擇換能器安裝位置時應盡可能的避開障礙物，如人梯、支架、泵閥設備等。無法避開的情況下，可通過程序調整濾掉虛假回波。換能器應與被測介質表面垂直，以保證能接收到反射回波信號。此外，換能器發射面距zui高液位需有足夠距離，zui高液位不得進入測量盲區。
雷達液位計的安裝使用注意事項
雷達液位計安裝注意事項：測量范圍從波束觸及罐低的那一點開始計算，但在特殊情況下，若罐低為凹型或錐形，當物位低于此點時無法進行測量。若介質為低介電常數當其處于低液位時，罐低可見，此時為保證測量精度，建議將零點定在低高度為C的位置。理論上測量達到天線尖端的位置是可能的，但是考慮到腐蝕及粘附的影響，測量范圍的終值應距離天線的尖端至少100mm。對于過溢保護，可定義一段安全距離附加在盲區上。zui小測量范圍與天線有關。隨濃度不同，泡沫既可以吸收微波，又可以將其反射，但在一定的條件下是可以進行測量的。
雷達液位計在使用中要需要注意的事項：
1、雷達液位計測量范圍要從它接觸到波束時開始計算，但是如果雷達液位計的罐底部位是凹形，則要從它的zui低點算起。
2、使用時要注意其介質電常數，如果介質為低介電常數，當其處于低液位時，zui好將零點定在低高度為C的位置，這樣能夠獲得更好的測量精度。
3、在測量時要考慮腐蝕及粘附的影響，測量范圍的終值應距離天線的尖端至少100mm。
4、天線會對zui小測量范圍產生影響。
5、設置一段安全距離附加在盲區上，能夠起到過溢保護作用。
故障現象及處理
磁翻板液位計
面板無顯示：
檢查浮子是否損壞、是否消磁
檢查面板翻柱是否消磁
遠傳輸出不穩定：
檢查線路電壓
是否有間歇短路、開路或多點接地
模塊電路板故障
鋼帶液位計
儀表無法正常工作：
檢查計數器是否被卡
檢查浮子
檢查孔帶
遠傳輸出不穩定：
檢查遠傳與鏈輪連接處
模塊電路板故障
浮球液位計
現場變化，顯示不隨液位變化：
檢查轉軸與變送器是否接觸良好
檢查電源電壓
檢查零點、量程
傳感器故障
電路板故障
實際液位變化，現場不變化：
外平衡桿與轉軸脫開
重錘未調整好
內連接件松動脫落
球桿變形
浮球脫落
浮球破裂
介質汽化
差壓式液位計
液位變化較大：
介質波動大或汽化嚴重
上引壓線或下引壓線不暢通
介質有結晶
毛細管內傳壓介質跑損
膜盒損壞
伴熱溫度過高
顯示不變化：
切斷閥未打開
引壓線堵塞
量程、零點未調整好
膜盒處有雜物堆積
毛細管被擠壓不通
電路板故障
導波雷達液位計
液位、輸出百分數與回路值波動：
重新組態探頭長度和偏差
依靠其他設備確認準確液位
調整阻尼系數
重新組態回路值
不論液位高低，輸出為同一數值：
確認探頭長度
調整偏置值，已達到精確數值
無液位信號：
檢查介質介電常數
液位在頂部過渡區，組態時沒有設置
線路板或16針連接器工作不正常
探頭長度組態
可能有介質在探頭上搭橋
介電常數選擇不正確
輸出或zui大，或zui小，不精確：
介質不純，如油帶水
介質或雜物在探頭上搭橋
導波桿堵塞
有泡沫或粘稠物
探頭頂部密封處有雜物
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