李 信

（山西漳澤電力長治發(fā)電有限責(zé)任公司，山西長治046021）

0 引言

火電機組自動化程度越來越高，對液位測量儀表提出了更高的要求，如多功能、智能化、可靠、精度高、免維護等?，F(xiàn)在火電廠中液位測量裝置種類較多，這里選取了磁致伸縮液位計、雷達液位計和差壓變送器三種具有代表性的液位計，對其性能原理與應(yīng)用現(xiàn)狀作一對比。

1 工作原理

1.1 磁致伸縮式液位計工作原理

如圖1所示，磁致伸縮式液位計根據(jù)磁致伸縮原理設(shè)計，其在一個非磁性傳感管內(nèi)裝有一根磁致伸縮線，在頂端裝一個壓磁傳感器，每秒發(fā)出10個電流脈沖信號，并開始計時，電流脈沖同磁性浮子在磁致伸縮線上產(chǎn)生一個扭應(yīng)力波，沿磁致伸縮線向兩端傳送。測量壓磁傳感器收到這個扭應(yīng)力波信號的起始脈沖和返回扭應(yīng)力波間的時間間隔，來判斷浮子位置，即得被測液位，轉(zhuǎn)變?yōu)槌杀壤?～20 mA信號輸出。

圖1 磁致伸縮式液位計工作原理

1.2 導(dǎo)波雷達液位計測量原理

如圖2所示，導(dǎo)波雷達液位計由發(fā)生器產(chǎn)生一個沿導(dǎo)波桿向下傳送的電磁脈沖波，遇到介電常數(shù)大的液體表面時被反射，計算脈沖波的傳導(dǎo)時間，而得到液位位置。

圖2 導(dǎo)波雷達液位計測量原理

1.3 差壓變送器測量原理

如圖3所示，差壓變送器傳感器是雙側(cè)壓力作用在隔離膜片上，通過密封液傳導(dǎo)至測量元件，經(jīng)壓-電轉(zhuǎn)換器，處理為標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出。

圖3 差壓變送器測量原理

2 分析與比較

2.1 原理比較

（1）磁致伸縮液位計是根據(jù)磁浮子位置測得液位，測量影響因素為介質(zhì)密度，介電常數(shù)、氣相組分、工作溫度、壓力對測量沒有影響。

（2）導(dǎo)波雷達液位計測量的影響因素為介電常數(shù)、氣相組分，溫度、壓力對測量也有一定影響。

（3）差壓變送器是根據(jù)壓差變化測量液位，影響測量結(jié)果的因素很多：1）腔體真空或負壓產(chǎn)生虛假讀數(shù)；2）管路內(nèi)氣泡帶來干擾；3）容器內(nèi)水的密度改變導(dǎo)致測量誤差。

2.2 特性比較

（1）磁致伸縮液位計特性：

1）可靠性強：由于磁致伸縮液位計采用波導(dǎo)原理，整個變換器封閉在不銹鋼管內(nèi)，和測量介質(zhì)無接觸，無機械可動部分，故無摩擦、無磨損，傳感器工作可靠，壽命長。

2）精度高：由于磁致伸縮液位計用波導(dǎo)脈沖工作，通過測量起始脈沖和終止脈沖的時間來確定被測位移量，因此測量精度高，分辨率優(yōu)于0.01%FS，這是用其他傳感器難以達到的精度。

3）安全性好：磁致伸縮液位計測量時無需開啟罐蓋，避免了人工測量所存在的不安全因素；防爆性能高，本安防爆，使用安全，特別適用于對化工原料和易燃液體的測量。

4）易于安裝和維護：磁致伸縮液位計一般通過罐頂已有管口進行安裝，特別適用于地下儲罐和已投運儲罐，在安裝過程中不影響正常生產(chǎn)。

5）便于系統(tǒng)自動化工作：磁致伸縮液位計的二次儀表采用標(biāo)準(zhǔn)輸出信號，便于計算機對信號進行處理，容易實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作，提高整個測量系統(tǒng)的自動化程度。

（2）導(dǎo)波雷達液位計特性：1）對液體、顆粒及漿料連續(xù)物位測量不受介質(zhì)變化、溫度變化、稀有氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。2）液體量程小于15 m時，測量精度為±5 mm；量程大于15 m時，測量精度為5 mm±0.05%。3）量程60 m，耐250℃高溫、40 kg高壓，適用于爆炸危險區(qū)域。4）對蒸汽和泡沫有很強的抑制能力，測量不受影響。5）頂部和底部具有盲區(qū)。

（3）差壓液位計特性：1）常規(guī)差壓液位計在許多應(yīng)用中，在液體之上有額外的蒸氣壓力。由于蒸氣壓力不是液位測量的一部分，需要使用引壓管和有密封件的毛細管來抵消它的存在。2）電子遠傳技術(shù)采用數(shù)字結(jié)構(gòu)取代機械部件，響應(yīng)速度更快，測量精度也有所提高。3）天氣寒冷時裝置通常需要伴熱或保溫，要檢查引壓管漏水、冷凝、蒸發(fā)和堵塞。4）距離過長的毛細管會使壓力傳輸變得誤差過大，同時安裝過程要求較高。

設(shè)備特性比較如表1所示。

表1 設(shè)備特性比較

2.3 工況干擾比較

實際應(yīng)用中常見工況產(chǎn)生干擾和影響的情況如表2所示。

表2 實際應(yīng)用中常見工況產(chǎn)生干擾和影響的情況

2.4 適用范圍比較

三種測量方式的適用范圍如表3所示。

3 結(jié)論

由對比分析可知：

（1）磁致伸縮液位計適用于電廠所有工況，精度極高，穩(wěn)定性很好，安裝與維護量很小，基本不需要維護。在電廠高加、低加、凝汽器、除氧器等容器設(shè)備以及其他輔機工位，如油站、化水等均適用。其憑借環(huán)境適應(yīng)性強、安裝方便、高精度、低成本、免維護的獨特優(yōu)點，在當(dāng)今液位測量領(lǐng)域占較大優(yōu)勢。

（2）導(dǎo)波雷達液位計適合的工況較好，對溫度和環(huán)境要求較高，對于安裝空間有一定的要求。安裝要求避開進料口，以免產(chǎn)生虛假反射。不能安裝在拱形罐的中心處（否則傳感器收到的虛假回波會增強），也不能距離罐壁很近，最佳安裝位置在容器半徑的1/2處。只有物料處于頂部盲區(qū)和底部盲區(qū)之間時，才能保證罐內(nèi)物位的可靠測量，滿足精度要求。調(diào)試較方便，運行和維護量不大。

（3）差壓變送器適合的工況有限，而且傳感器零漂移嚴重；測量偏差大，長期工作穩(wěn)定性差，精度較低，受環(huán)境影響較大；安裝及維護量較大，無論是正常運行還是例行維護，工作量都較大，現(xiàn)在基本作為一個備用選擇。