浮式液位計實(shí)際上是液位計的種類，其典型應(yīng)用是常見的浮式液位計，其應(yīng)用范圍非常廣泛。 傳統(tǒng)的浮子液位計在各種粘滯介質(zhì)的測量中都有所體現(xiàn)，但對于易揮發(fā)的結(jié)晶性介質(zhì)和特殊粘滯介質(zhì)，傳統(tǒng)的浮子液位計的使用會有所打折。 本文根據(jù)地下槽體液位測量環(huán)境實(shí)際情況，結(jié)合傳統(tǒng)浮標(biāo)測量原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種具有高度、制作容易、環(huán)境適應(yīng)度高、抗干擾性強(qiáng)、耐腐蝕能力強(qiáng)、維護(hù)方便等多方面優(yōu)點(diǎn)的改進(jìn)型浮標(biāo)測量儀。 通過實(shí)際生產(chǎn)和使用，該改進(jìn)型流液位計的測量效果基本上達(dá)到了初步的設(shè)計要求，在繼承傳統(tǒng)流液位計的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過結(jié)構(gòu)改造，克服了傳統(tǒng)流液位計在水平測量過程中的局限性。 該方案不僅解決了地下槽液位測量過程中的常見問題，而且在石油化學(xué)等行業(yè)生產(chǎn)過程中使用地下槽液位計也提供了有益的設(shè)想。

0、引言:

在化工生產(chǎn)過程中，槽體一般作為載體用于液體反應(yīng)介質(zhì)的輸送和貯存，是生產(chǎn)技術(shù)的重要容器。 槽體內(nèi)部的液面應(yīng)始終處于理想的工作高度，槽體介質(zhì)的液面高度成為工藝生產(chǎn)過程中應(yīng)控制的重要參數(shù)。 實(shí)現(xiàn)地下槽體液位的快速準(zhǔn)確測量對于過程控制過程至關(guān)重要[1] . 地下槽內(nèi)環(huán)境非常復(fù)雜，各種因素影響液位的測量。 為了安全起見，液位的測量值通常作為工業(yè)生產(chǎn)中觸發(fā)安全儀表系統(tǒng)啟動的聯(lián)鎖條件[2]。 在工業(yè)生產(chǎn)中，充分分析現(xiàn)場測量條件和影響因素，選擇適合現(xiàn)場工藝測量條件的測量儀器，是工業(yè)儀表測量行業(yè)內(nèi)共同努力的方向。

1 .研究背景:

工業(yè)生產(chǎn)中，對地下槽體、罐體的液位測量方式較多，測量設(shè)備多種多樣。 因此，選擇滿足具體情況條件的液位計特別重要。 目前常用的液位測量裝置根據(jù)測量原理分為接觸式和非接觸式。 接觸式液位測量裝置有人工檢測尺、浮動液位計等，非接觸式液位測量裝置有雷達(dá)液位計、放射能液位計、超聲波液位計等。 與接觸式液位測量裝置相比，非接觸式測量在技術(shù)含量和測量精度方面具有一定的優(yōu)勢。 但是，由于使用成本高、使用環(huán)境惡劣等因素，非接觸式測量裝置在國內(nèi)外市場并不普及。 根據(jù)市場統(tǒng)計，國內(nèi)市場現(xiàn)在普遍使用人工尺寸和浮動液位計。 人工尺寸對人的操作技能要求高，客觀因素的影響大，在測量精度有限的嚴(yán)酷情況下，測量有很高的風(fēng)險。 浮動液位計在使用中經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)械粘著、密度調(diào)節(jié)困難、維護(hù)復(fù)雜等現(xiàn)象。 因此，開發(fā)出具有維護(hù)方便、制作簡單、精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)的實(shí)用型浮標(biāo)計，對實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)測量具有深遠(yuǎn)意義[3]。 因此，介紹了能夠測量地下槽體、罐體等設(shè)備液位的改良型浮標(biāo)計。

在工業(yè)生產(chǎn)中，人們采用多種方法進(jìn)行容器內(nèi)液體的測定。 傳統(tǒng)的浮子液位計是常用的一種。 由于環(huán)境和狀況等的影響，傳統(tǒng)的浮動液位計在液位測量過程中有很大的局限性。 特別是在焦炭行業(yè)的地下槽體、罐體等雜質(zhì)較多、情況復(fù)雜的環(huán)境下，傳統(tǒng)的浮標(biāo)計是接觸式測量裝置，因此浮球附著在焦油等雜質(zhì)上，浮球的密度增大，不能正常地懸浮在被測量介質(zhì)的表面，因此會影響水平計的測量。 與此相比，非接觸式測量的雷達(dá)液位計具有優(yōu)勢。 這避免了上述情況，而不會與被測介質(zhì)接觸。 雷達(dá)波的傳播方向一定，回波受到被測槽體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制。 對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的槽體，雷達(dá)波在傳播中呈無序狀態(tài)，并影響液位測量的精度，無法有效地實(shí)現(xiàn)其功能。

2、傳統(tǒng)的浮動液位計:

2.1、構(gòu)成結(jié)構(gòu):

現(xiàn)有的浮子液位計由浮球、驅(qū)動器、顯示系統(tǒng)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1是現(xiàn)有浮子水平計的結(jié)構(gòu)圖

利用浮球密度小且在被測量介質(zhì)的界面上浮游的特征，將傳遞部件或浮球的位置傳遞至顯示系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)以機(jī)器、電子、電磁、光學(xué)等不同形式顯示從傳遞部件傳遞來的浮球的位置信息。 根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式，浮子可分為杠桿式、平衡式、導(dǎo)向式、連桿式、連通管式。

2.2、工作方法:

傳統(tǒng)的浮子液位計是利用恒定浮力原理工作的液位計。 比被檢液體密度小的浮球受到浮力而浮游在被檢介質(zhì)的表面，通過測量浮球的位置變化，反映被檢介質(zhì)在罐體中的液位狀況。 現(xiàn)在浮標(biāo)計劃分為磁浮計劃和浮標(biāo)計劃兩類[5]。 磁浮液位計又稱磁反轉(zhuǎn)液位計，是設(shè)置在現(xiàn)場的顯示器。 其原理是，裝有磁鐵的浮子通過浮力在被測量介質(zhì)的表面浮動時，隨著介質(zhì)液面的變化，具有磁性的浮子也與液面一致地變化，通過磁極間的相互作用，兩色的磁性反轉(zhuǎn)柱反轉(zhuǎn)，顯示液位。 磁浮液位計是具有遠(yuǎn)程傳輸功能的儀表。 其原理是，與傳感器等距離地安裝一定數(shù)量的電阻，當(dāng)浮子到達(dá)某個位置時，通過測定使電阻兩側(cè)導(dǎo)通的輸出端的電阻信號值的大小，從而轉(zhuǎn)換該場所的液位，從振蕩器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4~20 m A電流信號，能夠顯示在中央控制室的計算機(jī)和二次儀表中

傳統(tǒng)浮標(biāo)儀具有四大特點(diǎn): (1)安全可靠、易燃、易爆的液體水平測定適用(2)不受各種外在因素的限制，適用于高粘度介質(zhì)、有毒或無毒衛(wèi)生型介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)的物位測定[6]。 (3)即時顯示直讀性，讀取直觀，清晰的(4)無需組合多組液位計，可以單獨(dú)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)測量功能，具有較強(qiáng)的單體全范圍測量功能[7]。

3、傳統(tǒng)浮液位計測量的干擾因素:

傳統(tǒng)的浮液位計是以一定浮力原理工作的水位測量儀，目前已廣泛應(yīng)用于地下槽體的水位測量。 測量介質(zhì)液面平穩(wěn)時，浮球的作業(yè)環(huán)境良好，可在導(dǎo)管中順暢地上下移動，且可正確測量介質(zhì)液面的高度，測量精度高。 在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)了各種干擾因素，浮球失靈，影響測量精度[1] .

(1)介質(zhì)溫度。

保管介質(zhì)的環(huán)境溫度對被測定介質(zhì)的形態(tài)帶來的影響很大。 溫度過低，地下槽內(nèi)容易結(jié)晶的介質(zhì)結(jié)晶。 結(jié)晶物附著在傳統(tǒng)浮標(biāo)計的浮標(biāo)表面，改變浮標(biāo)的重量，使浮標(biāo)不能正常懸浮在介質(zhì)表面，影響液位的測量。 測量過程中，介質(zhì)溫差對傳統(tǒng)浮標(biāo)儀的測量偏差有一定影響[8] .

(二)機(jī)器故障。

從結(jié)構(gòu)上看，傳統(tǒng)的浮動液位計常常使用機(jī)械帶輪或?qū)Ь€作為信號傳送的載波。 機(jī)械結(jié)構(gòu)由于腐蝕、外力、浮球表面結(jié)晶停滯等原因引起機(jī)械故障。 如果不能立即消除機(jī)器故障，傳統(tǒng)的浮動液位計必然不能正常工作。

(3)液體紊亂。

地下槽內(nèi)液體介質(zhì)的攪拌、流入、流出會引起槽內(nèi)的被測定介質(zhì)的液面紊亂。 槽體液面的紊亂會導(dǎo)致傳統(tǒng)浮動液位計的浮動位置不穩(wěn)定，無法讀取液位計的正確數(shù)值，對浮動液位計的正確測量有很大影響。

4 .改進(jìn)措施:

對以上建議，影響傳統(tǒng)

通過分析流液位計測量精度因素的本質(zhì)，提出了切實(shí)的改進(jìn)措施。 根據(jù)傳統(tǒng)的浮水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)，改進(jìn)了測量機(jī)構(gòu)、顯示機(jī)構(gòu)、測量硬件等方面，避免了原有的影響因素，測量穩(wěn)定，達(dá)到了較好的效果。

4.1、測量結(jié)構(gòu):

針對以上傳統(tǒng)浮標(biāo)測量的干擾因素，對傳統(tǒng)浮標(biāo)測量的某些結(jié)構(gòu)采取了準(zhǔn)確的改進(jìn)措施，解決了干擾因素的問題。 改良型浮子液位計的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2改良型浮子液位計的結(jié)構(gòu)圖

改進(jìn)型浮動液位計在傳統(tǒng)測量的基礎(chǔ)上增加了密封塊和上下孔，改變了測量棒和浮動球的接觸形式。 測量導(dǎo)管必須垂直于液面安裝。 浮球在測量導(dǎo)管的內(nèi)部，其直徑與測量導(dǎo)管的直徑相同，材料由容器內(nèi)被測介質(zhì)的密度決定。 材料的密度必須小于介質(zhì)的密度，使浮球浮在介質(zhì)表面，隨著液位的增高，在浮力的作用下可以在測量管內(nèi)部上下移動。 測量導(dǎo)管上下穿孔。 考慮到被測量介質(zhì)內(nèi)的雜質(zhì)堵塞波導(dǎo)管下部的開孔位置，實(shí)際上能夠不影響測量導(dǎo)管的構(gòu)造，增加下開孔部的環(huán)測量導(dǎo)管在同一平面上的開孔數(shù)。 在測量管上開孔，浮球上部和容器內(nèi)上部的氣壓一致，測量管內(nèi)外的液面相同。 測量指針固定在測量桿上，隨著測量桿的上下移動，根據(jù)刻度尺正確指示槽內(nèi)的液位高度。

與以往的浮動水準(zhǔn)儀相比，改良型浮動水準(zhǔn)儀之所以有很大不同，是因?yàn)闇y量棒和浮動球是分開安裝的。 測深桿下方有喇叭口，浮球支撐喇叭口作用于測深桿。 測量棒是中空貫通棒體整體的部件。 浮球因介質(zhì)的結(jié)晶或粘度大等原因附著在浮球上時，可以在上部用蒸汽或清水等適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)清洗浮球。 浮球材料由耐腐蝕性強(qiáng)的材料制成，密度小，應(yīng)能夠在測量導(dǎo)管內(nèi)浮游、上下移動。

改進(jìn)型浮液位計部件簡單，安裝簡單，可靠，適用于封閉、半封閉及全開放式地下槽體的水平測量。 測量導(dǎo)管的安裝可有效防止介質(zhì)紊流引起的內(nèi)部液面變動，避免被測量介質(zhì)液面變動引起的測量誤差。 安裝測量管道，減少浮球下接觸介質(zhì)的面積，可有效避免晶體介質(zhì)的揮發(fā)[9]。

4.2、安裝注意事項:

改進(jìn)型浮動液位計在設(shè)置時應(yīng)與槽體入口和泵出口保持安全距離，有效避免槽體內(nèi)攪拌裝置，防止介質(zhì)紊流干擾改進(jìn)型浮動液位計[10] . 改良型雷達(dá)液位計的測量棒為中空結(jié)構(gòu)，在測量封閉或半封閉槽的體液水平時，封閉測量棒的上部開口，防止槽內(nèi)的介質(zhì)從測量棒的中空部分溢出，影響槽體的氣密性。

浮球在測量管內(nèi)移動時，如果管內(nèi)部不平坦或測量管的安裝不垂直于被測量界面，則在浮球運(yùn)動中會引起與罐壁的摩擦。 為了減小油箱壁的摩擦阻力，請務(wù)必將測量導(dǎo)管垂直安裝在被測量介質(zhì)的液面上。

4.3、應(yīng)用結(jié)果:

改進(jìn)型浮標(biāo)計在地下槽體液水平測量、測量誤差可縮小到±的0.5mm以內(nèi)，測量過程安全穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)高，數(shù)值可靠。 改進(jìn)型浮式液位計有效補(bǔ)償了傳統(tǒng)浮式液位計測量過程中的不足，維護(hù)方便，成本低廉，測量穩(wěn)定，為生產(chǎn)安全運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障。

5、結(jié)語:

現(xiàn)有的浮標(biāo)計在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于被測介質(zhì)的粘度高，介質(zhì)的結(jié)晶化、設(shè)備的腐蝕引起的機(jī)械停滯等問題，測量結(jié)果的誤差大。 通過改進(jìn)傳統(tǒng)的流液位計測量機(jī)構(gòu)、顯示機(jī)構(gòu)、測量硬件等，成功避免了這些影響因素，測量穩(wěn)定，取得了較好的效果。 改進(jìn)型浮標(biāo)計設(shè)計簡單，操作簡單，維護(hù)方便，適合石油、焦炭、化工等行業(yè)地下槽體液水平測量，具有較高的推廣和實(shí)用價值。

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