一、 本文概述
水箱無論是在各大工業(yè)生產企業(yè)，還是在消防與民用等場所，都是一種普遍在使用的儲存設備，管理人員須對水箱內儲存的物料進行監(jiān)控，掌握其液位、儲量和質量等重要數據，以進行有效的管理。水箱的液位計量十分重要，合理的液位可保證水箱安全、可靠、高效地運行。管理人員都希望找到一種既價格便宜、使用壽命長、使用維護方便，又能滿足精度要求的實時在線測量裝置。許多儀表研制與生產單位也一直在研發(fā)新型的液位測量設備，在此基礎上，發(fā)明了多種類型的液位計，從*初的浮球式，到內襯四氟磁翻板液位計、差壓式、超聲波及雷達液位計等，隨著液位計產品的測量精度與性能與功能的提升，液位計的價格逐漸增加。對于生產企業(yè)的測量系統(tǒng)的設計人員來說，要根據各種液位計的特點、用戶的要求和經濟性，合理選用液位計，達到*佳的性價比。本文就是針對于用戶在水箱液位計的選型過程中產生的問題，簡要介紹了水箱計量的目的、方法，以及水箱常用液位計的基本原理、特點和應用場。根據不同液位計的性能特點提出了液位計的選型原則。
二、液位計分類及技術要求：
1.1液位計分類
按水箱液位測量原理來分類:有直接式液位測量儀表、差壓式液位測量儀表、浮力式液位測量儀表、電氣式液位測量儀表、超聲波式液位測量儀表、雷達液位測量儀表、放射性液位測量儀表等。根據測量的介質特性來分類:常用的液位計有重錘浮球式液位計、內襯四氟磁翻板液位計、雷達液位計、超聲波液位計、差壓液位計等。
1.2測量方法的選擇依據
通常根據測量要求來選擇液位測量方法。測量要求一般有以下幾方面:
 (1)測量范圍、需要的精度及測量功能;
 (2)測量儀所處的環(huán)境;
 (3)被測介質的物理化學性質和狀態(tài)，如強酸、強堿、易凝固結晶和勃稠性、氣化性等;
 (4)操作條件的變化，如介質溫度、壓力、濃度的變化等;
 (5)被測對象容器的結構、形狀、尺寸、容器內的設備附件及各種進出料口等。
選擇測量方法時，要注意以下幾點:
 (1)工程儀表選型要有統(tǒng)一的考慮，盡可能減少品種規(guī)格，減少備品備件;
 (2)工藝**商的具體要求;
 (3)實際的工藝情況。
2電廠常見液位計的性能特點
2.1內襯四氟磁翻板液位計
內襯四氟磁翻板液位計根據浮力原理和磁性藕合作用研制而成。當水箱中的液位升降時，液位計本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內的永久磁鐵通過磁藕合傳遞到磁翻柱指示器，驅動紅、白翻柱翻轉1800，當液位上升時翻柱由白色轉變?yōu)榧t色，當液位下降時翻柱由紅色轉變?yōu)榘咨甘酒鞯募t白交界處為容器內部液位的實際高度，從而實現液位清晰的指示。也可在本體管上加裝磁性開關或遠傳變送器，輸出開關信號或模擬量信號。
內襯四氟磁翻板液位計主要技術指標:
測量范圍:0.356m}Z};
精度:士10mm(就地指示型)。
內襯四氟磁翻板液位計特點:
 (1)適用于高溫、高壓和腐蝕性等場合，可就地顯示和遠程控制。本體管采用無縫鋼管，連接管處采用拉孔焊接，內部無劃痕。安裝方式可選擇側裝和頂裝，本體下端密封。
 (2)指示新穎、醒目，測量范圍比較大。
 (3)對于大量程(}6m)的測量，考慮到運輸、投資等問題，可以采用幾根串聯(lián)，但是不能直接讀出液位數值。內襯四氟磁翻板液位計中潤滑油在冬季寒冷地區(qū)可能會凍結，可采用保溫夾套。
2.2重錘浮球式液位計
重錘浮球式液位計是利用物體在液體中浮力的原理來實現液位測量。這種液位計國外從20世紀30年代就開始使用，至今仍有比較高的市場占有率。
重錘浮球式液位計主要技術指標:
測量范圍:0一20m;
精度:士10mm
重錘浮球式液位計特點:
 (1)結構簡單，觀測直觀。
 (2)精度不高，只能做工業(yè)測量用。
 (3)由于浮球隨著液位波動，對液位測量有一定誤差。適用于常壓水箱，不適用于帶壓水箱的液位測量。外浮頂罐也不宜采用此種液位計，因為容易受到風的影響，使指針不停擺動，導致指示不穩(wěn)定。　　
2.3雷達液位計
雷達液位計是利用超高頻電磁波經天線向被測容器的液面發(fā)射，當電磁波碰到液面后反射回來，儀表檢測出發(fā)射波及回波的時差，從而計算出液面高度。
雷達液位計主要技術指標:
測量范圍:0一40m;
精度:士1mm
雷達液位計特點:
 (1)適用于大型立罐和球罐等測量。
 (2)儀表精度分為工業(yè)測量級和計量級精度，可滿足不同測量和計量的要求。安裝簡單，但其下方不得存在遮擋物體，否則會影響微波的發(fā)射和接收，通常安裝在罐頂，價格高。
 (3)被測介質的相對介電常數、液位的湍流狀態(tài)、介質中氣泡的大小，均會對測量結果產生影響。
2.4超聲波液位計
采用超聲波測量液位的方法很多，如脈沖回波法、共振法、頻差法以及聲衰減法等，其中應用較廣泛的是脈沖回波法。脈沖回波法的基本工作原理是:聲波換能器由脈沖信號激勵發(fā)出超聲波，超聲波通過介質傳播到達液面，形成反射波，反射波再經介質傳播返回到換能器，換能器把聲信號轉換成電信號，由二次儀表測出從發(fā)射聲波到接收到信號所需的時間，再根據超聲波在介質中傳播速度和換能器的安裝高度，計算出液位高度。
超聲波液位計
主要技術指標:
測量范圍:0一50m;
精度:士1mm
超聲波液位計特點:
 (1)適用于液體、顆粒狀、粉狀物料以及濃稠的、有毒的物料的料位測量。
 (2)對腐蝕性介質考慮選用防腐探頭。
 (3)可用于壓力容器和常壓容器。
 (4)不宜用于溫度變化較大的工藝過程。
 (5)不適合揮發(fā)性很強的石油產品液位測量，液體表面的懸浮物及泡沫會影響聲波的反射強度。
 (6)真空系統(tǒng)的水箱不能用超聲波液位計。
2.5差壓液位計
壓強可以用液位高度和液體密度的乘積來表示。差壓液位計就是通過測量壓強來得到液位的。此外，還可測量介質的質量、體積和密度。早期由于靜壓變送器的測量精度比較低，受環(huán)境溫度影響比較大，所以差壓液位計并未被廣泛采用。近些年由于變送器和計算機技術的發(fā)展，差壓液位計受到了一定程度的歡迎。
h=P/ρg
式中p—指示壓力;
ρ—介質密度;
h—液位高度。
差壓液位計特點:
 (1)安裝簡單，無可動部件，工作可靠，日常使用維護量小。
 (2)測量介質的密度、質量精度較高，測量液位精度一般。
 (3)大風引起的氣壓變化會影響測量精度。
 (4)不能用于測量介質分層的水箱液位。
 (5)尤其適用于遠傳信號和遠程監(jiān)控。
2.6電廠水箱常用液位計性能比較
常用液位計性能比較如表1所示。
三、用戶需求
液位計是水箱必不可少的測量儀表。用戶對水箱液位監(jiān)控一般要求就地、遠傳兩種。
就地液位計安裝在現場，能夠直觀、醒目地看到液位，供巡檢時檢查或與DCS比對。用戶一般傾向于選用重錘浮球式液位計或者不帶遠傳功能的內襯四氟磁翻板液位計。
遠傳液位計通過液位變送器將液位的變化轉換成標準電流信號，遠傳至操作控制室供二次儀表或計算機裝置進行集中顯示、報警或自動控制。內襯四氟磁翻板液位計、雷達液位計、超聲波液位計和差壓液位計均可設置遠傳功能，其中差壓液位計*適用于遠傳。
四、經濟性
經濟性是選用液位計時需考慮的一個重要指標。重錘浮球式液位計和內襯四氟磁翻板液位計價格比較便宜，重錘浮球式液位計價格一般為1500元/米(設備制造廠提供)，內襯四氟磁翻板液位計價格一般為2000元/米(設備制造廠提供);差壓式液位計比前兩種貴些;雷達液位計和超聲波液位計價格比較高。常用液位計的價格高低一般為:雷達液位計>超聲波液位計>差壓液位計>內襯四氟磁翻板液位計>重錘浮球式液位計。
五、結論
上述常用液位計均能滿足水箱液位測量要求，也均有使用。
對于就地液位計，一般可選用重錘浮球式或者不帶遠傳功能的內襯四氟磁翻板液位計。重錘浮球式液位計顯示醒目，但存在一定的機械磨損。內襯四氟磁翻板液位計磁性會隨著時間推移而減弱，從而影響液位計的正常運行。在設備檢修時應對液位計進行例行檢查，以減小其日常運行的故障率。
對于遠傳液位計，通常選用差壓式液位計。超聲波液位計和雷達液位計在技術上存在著相當的優(yōu)勢，但其價格昂貴，對使用環(huán)境要求較高。如果用戶要求計量精度高而投資又不受限制，則可以采用超聲波或者雷達液位計。
不建議選用就地、遠傳一體化的液位計，這種液位計一旦損壞，水箱液位的測量將無法進行。
綜上所述，液位計的選型原則為:技術上可行，經濟上合理，管理上方便，保證水箱在系統(tǒng)中穩(wěn)定、經濟地運行。