_ 1 _

       液位（Level）是從蒸汽時(shí)代開(kāi)始就有的四大熱工參數(shù)（溫度、壓力、流量、液位）之一。

       20 世紀(jì)二次大戰(zhàn)以后，隨著經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)發(fā)展，電力、冶金、化工、石化、采礦、建材工業(yè)得到飛速發(fā)展，自動(dòng)化程度也日益提高，上述工業(yè)過(guò)程控制中，主要檢測(cè)參數(shù)仍是這四大參數(shù)，當(dāng)然，其內(nèi)容更豐富了。

       液位也從早期只是測(cè)量水位、發(fā)展到各類(lèi)液體如：酸、堿、化工液體、各種油類(lèi)的液位，并且延伸到不相容液體的界面如：油—水界面，水中的固態(tài)沉淀物界面（污泥界面）等，以及散裝固體料位如：煤、礦石、砂、水泥、谷類(lèi)等。

       英文仍是Level 來(lái)涵蓋以上測(cè)量?jī)?nèi)容。而中文如仍用液位顯然不妥，故近年來(lái)逐步用物位來(lái)作為這類(lèi)參數(shù)的中文名稱(chēng)，具體的定義應(yīng)為：不同相或不相混物料其分界面的位置稱(chēng)為物位。

       根據(jù)不同相物料，可細(xì)分為：液位（氣—液相界面位置）、料位（氣—固相界面位置），液—液相界面位置，液—固相界面位置等。

_ 2 _

物位儀表技術(shù)現(xiàn)狀

       物位是過(guò)程參數(shù)中最簡(jiǎn)單的參數(shù)，借助簡(jiǎn)單工具（量尺），甚至目測(cè)就能知道物位值。

       直到20世紀(jì)50年代以前，主要還是測(cè)量液位，主要的方法是用機(jī)械原理的浮子式、浮力式及亞力式，用指針就地指示液位，或進(jìn)行位式控制。

       另外就是用于目測(cè)的玻璃板（管）液位計(jì)，窺鏡等，嚴(yán)格意義上不能算儀表，只是設(shè)備的附件。

       國(guó)際上歷史有七，八十年的物位儀表公司，早期也都是生產(chǎn)這些現(xiàn)在看來(lái)很簡(jiǎn)單的產(chǎn)品。

       20世紀(jì)50年代起，電測(cè)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電氣式液位計(jì)的發(fā)展。

       除了簡(jiǎn)單的電極式液位控制器外，最先被應(yīng)用的是電容式物位控制器，以及在這基礎(chǔ)上發(fā)展的連續(xù)式電容物（液）位計(jì)。

       浮子式之類(lèi)機(jī)械式液位計(jì)也被附加電氣裝置、使能給出電氣控制信號(hào)或?qū)y(cè)得的液位信號(hào)用電氣信號(hào)遠(yuǎn)傳。電動(dòng)壓力（差壓）變送器也廣泛用來(lái)測(cè)液位，使液位測(cè)量?jī)x表從純機(jī)械型向電氣型發(fā)展。

       物位測(cè)量技術(shù)的迅速發(fā)展是從20世紀(jì)70年代后期起，由微電子技術(shù)的迅速發(fā)展而帶動(dòng)起來(lái)的。

       首先是微電子技術(shù)促進(jìn)了工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。PLC、PC、DCS等的應(yīng)用對(duì)物位計(jì)及其他各種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表提出了巨大的需求。

       同時(shí)微電子技術(shù)又使非電量電測(cè)技術(shù)有了飛躍進(jìn)步，發(fā)展了許多新型的物位檢測(cè)方法，以及電子型的物位檢測(cè)儀表，使整個(gè)物位儀表領(lǐng)域有了非常巨大的改觀，使原來(lái)以機(jī)械式原理為主的物位儀表，發(fā)展為以應(yīng)用微電子技術(shù)的智能儀表為主。

近年來(lái)發(fā)展較快的物位儀表有以下幾類(lèi)。

1. 電子型限位式物位控制器（物位開(kāi)關(guān)）

       在物位的過(guò)程控制中，很多場(chǎng)合只需要將物位控制在一定范圍內(nèi)，而并不需要精確測(cè)量其位置；或在物位越過(guò)某一極限位置（高位或低位）時(shí)，發(fā)出控制或報(bào)警信號(hào)，這類(lèi)應(yīng)用的需求量很大，早期主要應(yīng)用浮球式液位控制器或電接點(diǎn)式液位控制器。

       由于原理限制，許多場(chǎng)合不能應(yīng)用，電子型物位控制器的發(fā)展極大地?cái)U(kuò)展了這類(lèi)應(yīng)用。

       最典型的產(chǎn)品就是振動(dòng)阻尼式物位控制器（音叉物位開(kāi)關(guān)），不但能應(yīng)用于液體，還能應(yīng)用于固體物料，有多種形式的信號(hào)輸出，有些還有自診斷功能。

       此外，還有多種原理的產(chǎn)品，如：超聲式、光導(dǎo)式、熱導(dǎo)式、雷達(dá)式等等，都是微電子技術(shù)與非電量電測(cè)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)品。

2. 機(jī)-電一體化的物位儀表

       微電子技術(shù)和傳統(tǒng)的機(jī)械原理的物位測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，使原有的儀表性能有很大提高，如電浮筒液位計(jì)，并且發(fā)展出許多機(jī)電一體化的物位測(cè)量?jī)x表，如：磁致伸縮液位計(jì)、伺服型浮子液位計(jì)、重錘式物位計(jì)等，應(yīng)用越來(lái)越廣。

3. 非接觸的TOF（行程時(shí)間）測(cè)量原理

       TOF（Time of Flight行程時(shí)間或傳播時(shí)間）測(cè)量原理，又稱(chēng)回波測(cè)距原理，是非接觸測(cè)距的一種方法，是近年來(lái)發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的物位測(cè)量新技術(shù)。

       原理是：安裝在料倉(cāng)頂部的探頭向倉(cāng)內(nèi)發(fā)射某種能量波，能量波傳播到被測(cè)物料面上時(shí)，在物料面上反射并返回探頭被接受，波的來(lái)回傳播時(shí)間就是距離的量度，可以據(jù)之計(jì)算出物位。

       可以應(yīng)用的能量波有機(jī)械波（聲或超聲波）、電磁波（通常為K波段，C波段或X波段的雷達(dá)波），光波（通常為紅外波段的激光）。

       相應(yīng)的物位計(jì)稱(chēng)為：超聲物位計(jì)、雷達(dá)物位計(jì)及激光物位計(jì)，都是電子型的物位計(jì)。

       這3種原理的儀表中，超聲波物位計(jì)已應(yīng)用了30多年，技術(shù)已成熟；雷達(dá)物位計(jì)是近十幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的，發(fā)展速度很快，應(yīng)用也越來(lái)越廣；激光物位計(jì)雖然技術(shù)也已成熟，由于原理上的原因，應(yīng)用面較狹。

       總體來(lái)說(shuō)，這類(lèi)儀表已成為物位測(cè)量中非常重要的手段，應(yīng)用增長(zhǎng)很快。

4. 大型儲(chǔ)罐液位精密計(jì)量

       液體石油產(chǎn)品以及化工液體的轉(zhuǎn)運(yùn)、倉(cāng)儲(chǔ)管理中，許多大型儲(chǔ)罐需高精度測(cè)量液位，以計(jì)算儲(chǔ)量，或進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算。

       按國(guó)際慣例，用于貿(mào)易結(jié)算的液位計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度需在±1mm以?xún)?nèi)，用于庫(kù)存管理的液位計(jì)，測(cè)量準(zhǔn)確度在±3mm以?xún)?nèi)，都屬于計(jì)量級(jí)的液位計(jì)，量程一般為30m或更大。

       能滿(mǎn)足這類(lèi)要求的液位計(jì)有：伺服型浮子液位計(jì)，高精度雷達(dá)（微波）液位計(jì)，磁致伸縮液位計(jì)等。

       由于都是結(jié)合了微電子技術(shù)，除了能達(dá)到高精度測(cè)量液位外，都有數(shù)字通訊接口，并可以和平均溫度計(jì)、壓力傳感器結(jié)合進(jìn)行綜合測(cè)量。

       目前國(guó)內(nèi)對(duì)大型儲(chǔ)罐高精度計(jì)量液位是用量油尺人工計(jì)量（按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）。國(guó)際法制計(jì)量組織建議成員國(guó)允許液位計(jì)作為計(jì)量器具來(lái)使用。

       我國(guó)雖然已進(jìn)口了不少計(jì)量級(jí)的液位計(jì)，但并未用作計(jì)量器具使用，因?yàn)樯形从邢鄳?yīng)準(zhǔn)確度的檢驗(yàn)標(biāo)定裝置及檢驗(yàn)規(guī)程。

       根據(jù)我國(guó)計(jì)量器具產(chǎn)品監(jiān)督管理工作需要，2010年國(guó)家質(zhì)檢總局批準(zhǔn)國(guó)家大容量第一計(jì)量站建立國(guó)家固定儲(chǔ)罐自動(dòng)液位計(jì)型式評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展固定儲(chǔ)罐自動(dòng)液位計(jì)型式評(píng)價(jià)工作。

       目前液位計(jì)型式評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置已完成，型式評(píng)定大綱也在制定中，這有助于我國(guó)儲(chǔ)罐液位計(jì)量的自動(dòng)化。

       綜上所述，電子型物位儀表已成為物位儀表中主流，即使機(jī)械原理的儀表許多也是結(jié)合了微電子技術(shù)成為機(jī)電一體型的儀表。

_ 3 _

流程工業(yè)等領(lǐng)域物位儀表應(yīng)用狀況

1. 水泥工業(yè)

       水泥工業(yè)是基礎(chǔ)工業(yè)之一。主要是固體物料的采掘、加工處理、傳送、儲(chǔ)存、包裝外運(yùn)等過(guò)程，需用大量物位儀表。主要工作于兩個(gè)領(lǐng)域：

       檢測(cè)位置信號(hào)，用于控制泵、加料裝置、報(bào)警器及其他操作器。

       檢測(cè)料倉(cāng)或料斗中的料位，用于庫(kù)存管理。

       圖1-4-1是水泥工業(yè)流程圖。物位計(jì)用于生產(chǎn)過(guò)程中的許多部位，具體如圖1-4-1所示。

圖1-4-1 水泥工業(yè)流程圖

初碎機(jī)

       圓錐回轉(zhuǎn)破碎機(jī)是最通用的，在初碎機(jī)中有兩種主要應(yīng)用：

       卡車(chē)定位—超聲換能器水平安裝在翻斗卡車(chē)的通道上，并且接線(xiàn)到控制紅、綠燈的電路中。當(dāng)卡車(chē)工作時(shí)，超聲系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)視它的位置。

       當(dāng)它到達(dá)正確的傾倒位置時(shí)，報(bào)警繼電器閉合，綠燈亮，發(fā)信號(hào)給駕駛員，卡車(chē)上的礦石可以安全的傾倒入破碎機(jī)中。

       巖石料斗—位于破碎機(jī)下面，超聲物位換能器監(jiān)視破碎后的石塊的物位。

圖1-4-2

采石場(chǎng)料堆

       粉碎后的石灰石從破碎機(jī)用堆取料機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至堆場(chǎng)。

       超聲物位換能器監(jiān)測(cè)料堆的表面輪廓，對(duì)堆場(chǎng)中石灰石原料進(jìn)行庫(kù)存估計(jì)，保證庫(kù)存。

       超聲物位換能器安裝在皮帶機(jī)頭監(jiān)視從卸料點(diǎn)到料堆頂部的距離，當(dāng)兩者之間的距離到達(dá)編程設(shè)定點(diǎn)，報(bào)警被觸發(fā)，發(fā)出信號(hào)，抬高或旋轉(zhuǎn)皮帶至新的位置。

       庫(kù)存管理對(duì)于超聲物位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而言是一般應(yīng)用。超聲物位換能器堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)以及方便的遠(yuǎn)程控制器監(jiān)控，可以說(shuō)分體超聲物位測(cè)量系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)料堆物位監(jiān)測(cè)的理想技術(shù)。

圖1-4-3

圖1-4-4

圖1-4-5

二級(jí)粉碎機(jī)

       在這典型的噪聲、潮濕和骯臟的環(huán)境中，超聲物位換能器檢測(cè)緩沖倉(cāng)中的物位。超聲物位系統(tǒng)也用于粉碎機(jī)的進(jìn)料槽監(jiān)測(cè)料槽堵塞。

生料磨機(jī)給料倉(cāng)

       粉碎的礦石從二級(jí)破碎機(jī)轉(zhuǎn)送到給料倉(cāng)中。在給料倉(cāng)目前通常采用雷達(dá)料位計(jì)監(jiān)視料倉(cāng)中礦石物位。

       該應(yīng)用是典型的原料庫(kù)存管理，雷達(dá)料位計(jì)監(jiān)測(cè)料倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)存物料的物位。

生料磨

       生料磨是典型的棒磨機(jī)，它將生料（包括添加劑）磨成細(xì)粉，然后傳送到窯中?；旌系纳媳贿B續(xù)地饋送入生料磨。

       雷達(dá)料位計(jì)在輥道上的磨輥的高度，實(shí)質(zhì)上是監(jiān)視輥道的深度。操作員根據(jù)磨輥高度來(lái)調(diào)節(jié)加料速度，以保持恒定的輥道的深度，改善磨的效率及防止磨輥損壞輥道。

窯喂料倉(cāng)

       被粉碎的物料從原料倉(cāng)被傳送到窯喂料倉(cāng)（有時(shí)被稱(chēng)為連續(xù)給料倉(cāng)，因?yàn)槲锪媳徊粩嗟酿佀瓦M(jìn)出這個(gè)料倉(cāng)），在那里它被儲(chǔ)存及預(yù)熱，準(zhǔn)備用于送入窯中。

       超聲波料位計(jì)監(jiān)測(cè)在這個(gè)料倉(cāng)內(nèi)的物位，但是由于粉塵很大和環(huán)境影響，近年來(lái)逐步為雷達(dá)料位計(jì)所取代。近年來(lái)，許多窯給料倉(cāng)用西森自動(dòng)化雷達(dá)物位計(jì)來(lái)裝備，它們能克服惡劣的環(huán)境，獲得了很大的成功。

       超聲波也可以工作，但是取決于粉塵程度，在合適的場(chǎng)合是替代雷達(dá)的低價(jià)格的替代選擇。

圖1-4-6

熟料倉(cāng)

       熱窯中輸出的物料被稱(chēng)為熟料。尺寸范圍從粉到拳頭大小塊狀，在被磨成粉之前被儲(chǔ)存在該料倉(cāng)中，因?yàn)槲锪现苯觼?lái)自熱窯，溫度很高。雷達(dá)料位計(jì)在熟料倉(cāng)料位中的測(cè)量非常成熟。

添加劑倉(cāng)和煤倉(cāng)

       這些倉(cāng)儲(chǔ)存物料，用來(lái)添加到生料磨機(jī)過(guò)程中，并且和粉碎的石灰石在進(jìn)入窯前混合。它們也保存物料，在熟料最終磨碎期間添加。這些料倉(cāng)容納沙、鐵礦石、石灰、石膏、熟石膏或其他用于調(diào)節(jié)水泥成分的物料。

       煤倉(cāng)儲(chǔ)存在窯中燃燒的煤—燃燒產(chǎn)生的熱有助于從生料到熟料的化學(xué)變化。超聲系統(tǒng)監(jiān)視用于庫(kù)存的料倉(cāng)內(nèi)的物位。

圖1-4-7

成品水泥庫(kù)

       這些料倉(cāng)儲(chǔ)存成品水泥。一旦熟料和其他添加劑通過(guò)球磨機(jī)將它們磨成細(xì)粉，就被輸送到儲(chǔ)倉(cāng)中，等待通過(guò)卡車(chē)、列車(chē)裝運(yùn)出去或進(jìn)一步包裝成袋裝水泥。

       成品水泥是極細(xì)的，含水量很少，這使它容易飛揚(yáng)。超聲物位測(cè)量系統(tǒng)在這種場(chǎng)合的性能不是很適用，它取決于很多因素，包括料倉(cāng)高度、粉塵收集系統(tǒng)、換能器安裝位置、換能器的瞄準(zhǔn)以及加料方式。

       在這種高粉塵應(yīng)用場(chǎng)合，雷達(dá)料位計(jì)如：西森自動(dòng)化雷達(dá)物位計(jì)可以可靠穩(wěn)定的工作。

2. 環(huán)保工業(yè)

       環(huán)保工業(yè)是超聲波物位計(jì)最大的市場(chǎng)。從水/污水系統(tǒng)到凈水系統(tǒng)，超聲傳感器測(cè)量明渠流量、操縱泵、激勵(lì)報(bào)警器及控制添加劑的庫(kù)存等。

收集系統(tǒng)：提升站/泵站/集水井

       在市政水處理廠(chǎng)中，一個(gè)地下的輸送收集系統(tǒng)將原始污水從住宅及工業(yè)用戶(hù)，傳送到污水處理廠(chǎng)。泵站（又稱(chēng)抽水站）遍及城鎮(zhèn)的各個(gè)角落，在泵站內(nèi)污水被收集在集水井內(nèi)，并由各集水井泵送到污水處理廠(chǎng)。
 

圖1-4-8

       超聲液位計(jì)監(jiān)視和控制泵站內(nèi)的污水液位。正如你從附圖泵站照片上看到的，在井里有許多障礙物—超聲波的窄波束角和非接觸的特點(diǎn)使它成為監(jiān)視集水井液位的理想技術(shù)。

       西森自動(dòng)化超聲控制器結(jié)合了先進(jìn)的技術(shù)，能提供比簡(jiǎn)單的泵控制更多的功能，能監(jiān)視泵運(yùn)行時(shí)間、泵的故障、泵啟動(dòng)和循環(huán)啟動(dòng)，以平均泵的磨損，或優(yōu)先磨損某個(gè)泵。

       有獨(dú)特的定時(shí)特點(diǎn)，附加有更多的優(yōu)點(diǎn)。泵的ON/OFF設(shè)定點(diǎn)可以根據(jù)一天中的時(shí)間自動(dòng)地變化，回避在峰值電價(jià)期間抽水， 以節(jié)能。

       實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制允許設(shè)定點(diǎn)根據(jù)一天中的時(shí)間接點(diǎn)改變?cè)诘湫偷募惭b中，它能在峰值電價(jià)以前抽空井，然后推遲抽水，直到昂貴的電價(jià)時(shí)段過(guò)去。在大多數(shù)情況下，可以避免電力公司在高峰期間的懲罰性電價(jià)。

圖1-4-9

       LUT400泵控制和物位測(cè)量系統(tǒng)提供最佳解決方案，以管理污水收集網(wǎng)絡(luò)，使用液位計(jì)來(lái)監(jiān)視泵狀態(tài)和泵送體積，數(shù)字輸入獲取了現(xiàn)場(chǎng)和泵數(shù)據(jù)，提供了一個(gè)完整的綜合系統(tǒng)。

圖1-4-10

       泵站設(shè)計(jì)處理的流量是由所服務(wù)的居民產(chǎn)生的，但是隨時(shí)間、人口的變化，要求的處理量會(huì)改變，很難提前預(yù)判。泵送體積提供真實(shí)的趨勢(shì)數(shù)據(jù)，用于對(duì)收集系統(tǒng)效率的監(jiān)視。

       保持管道從泵站到污水處理廠(chǎng)完全密封是不可能的，地下水滲透是不可避免的。泵送體積的監(jiān)視可以提供管網(wǎng)信息，以測(cè)定滲漏位置。

       監(jiān)測(cè)的流量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳遞到SCADA系統(tǒng)，管網(wǎng)容量能夠被有效的使用，這允許有效資源管理和幫助診斷結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

雨水池

       在某些情況下溢流常常產(chǎn)生，暴雨水池被用來(lái)收集污水及雨水，以防止流到臨近的河流中。一旦暴雨減弱，水被抽回到收集系統(tǒng)中用于處理。超聲液位計(jì)用于監(jiān)視這些水池中液位。

圖1-4-11

污水處理廠(chǎng)主泵站

       主泵站是位于污水處理廠(chǎng)的一個(gè)中心泵站—城市內(nèi)的所有遠(yuǎn)程泵站最終都把它們的污水泵送到中心站?，F(xiàn)場(chǎng)類(lèi)似于遠(yuǎn)程泵站，但是集水井大得多，通常井內(nèi)障礙物較少。

       超聲液位計(jì)監(jiān)視系統(tǒng)和控制泵，來(lái)傳送污水進(jìn)入處理廠(chǎng)以及在處理廠(chǎng)中保持及時(shí)處理污水。

圖1-4-12

溢流、暴雨水罐

       位于污水處理廠(chǎng)的溢流罐提供和暴雨水池相同的功能。當(dāng)污水處理廠(chǎng)工作于最大能力時(shí)，它們收集混合的污水和雨水，起儲(chǔ)存作用。一旦進(jìn)入處理廠(chǎng)的流量低于最大處理能力，溢流的水被抽入處理工廠(chǎng)進(jìn)行處理。

進(jìn)入流道（流入流槽）

       流入處理廠(chǎng)的流量需要被監(jiān)視和控制，以保持處理廠(chǎng)效率。如果進(jìn)入的流量超過(guò)了額定能力，將它保存到暴雨水池中（見(jiàn)上），以后一旦流量返回到正常值，抽水送回進(jìn)入口。

       通常用明渠一次測(cè)量裝置如流槽或堰，以及使用超聲技術(shù)的二次測(cè)量?jī)x表提供高精度液位測(cè)量，來(lái)監(jiān)視流入的流量。

       流量數(shù)據(jù)必須記錄，以便保證下列要求：

       處理廠(chǎng)工作于允許范圍內(nèi)。

       對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境法規(guī)的合規(guī)報(bào)告是準(zhǔn)確的。

隔柵

       隔柵被安裝在污水處理廠(chǎng)進(jìn)水渠道上，用來(lái)阻擋無(wú)機(jī)垃圾等廢棄物。在上游側(cè)積累的垃圾會(huì)導(dǎo)致下游側(cè)水位的降低。當(dāng)足夠多的垃圾集聚時(shí)，啟動(dòng)一個(gè)耙子，清除隔柵垃圾，以保持水流暢通。在清理前垃圾是水浸泡的和晾干的。

       使用安裝在隔柵兩側(cè)的兩個(gè)換能器來(lái)測(cè)量隔柵上游和下游的水位。在液位差達(dá)到用戶(hù)設(shè)定值時(shí)，繼電器操縱耙子工作，以清除垃圾。

圖1-4-13

固體物位測(cè)量

       被耙子和沉淀池除去的垃圾和砂被收集到一個(gè)用超聲物位計(jì)監(jiān)視的容器（或垃圾桶）中。一旦加滿(mǎn)，超聲波物位計(jì)就提供報(bào)警給用戶(hù)，可以用空的桶來(lái)替換。

圖1-4-14

化學(xué)罐

       化學(xué)物如：用于澄清器中的明礬或最后排放前將水消毒的氯，存放在現(xiàn)場(chǎng)日常使用。超聲液位計(jì)監(jiān)視這些罐中液位用于庫(kù)存管理目的。

圖1-4-15

最終流出物/排出流量

       所有處理廠(chǎng)向周?chē)h(huán)境排放時(shí)，在數(shù)量及質(zhì)量上必須符合地方法規(guī)，所以在這階段準(zhǔn)確度是重要的。

       一次儀表如堰或者流槽，污水流過(guò)它們，并且給出高準(zhǔn)確度測(cè)量，所以經(jīng)常使用。排放的質(zhì)量必須被監(jiān)視，典型的是采用取樣的方式。

       為了準(zhǔn)確測(cè)量流量，可以使用一次測(cè)量?jī)x表和LUT400結(jié)合的明渠流量監(jiān)視儀。LUT400使用已知的水頭對(duì)流量的關(guān)系式，或英國(guó)及ISO標(biāo)準(zhǔn)來(lái)將高準(zhǔn)確度的超聲液位測(cè)量值轉(zhuǎn)換為流量值。全部的數(shù)據(jù)記錄功能被用來(lái)記錄日流量積算值及流率。

圖1-4-16

圖1-4-17

污泥處理

       污泥是水被抽走后沉淀下來(lái)的有毒的廢料，它必須小心地處理。它的處理受高度管制，所有的過(guò)程要仔細(xì)的檢查。因而庫(kù)存測(cè)量在污泥管理中起重要作用。超聲和雷達(dá)物位計(jì)都可應(yīng)用。

沼氣

       消化池中產(chǎn)生的沼氣（甲烷）通常被儲(chǔ)存在浮頂氣柜中。這些氣體使用于處理廠(chǎng)加熱或自備電廠(chǎng)發(fā)電。超聲系統(tǒng)用于監(jiān)視氣柜浮頂高度，也就是儲(chǔ)氣量。

消化池液位

       這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合用超聲波來(lái)測(cè)量液位，由于甲烷影響聲速，所以準(zhǔn)確度會(huì)受到影響。目前，雷達(dá)液位計(jì)可提供更準(zhǔn)確更低成本的測(cè)量，在這種場(chǎng)合成為替代超聲波技術(shù)的首選技術(shù)。

圖1-4-18

脫水、真空過(guò)濾器

       用超聲波來(lái)監(jiān)視真空過(guò)濾器中的污泥物位，當(dāng)物位太低時(shí)控制泵從污泥罐中泵送更多污泥到過(guò)濾器中去。

3. 石化、化工

       石化、化工等行業(yè)主要應(yīng)用液體介質(zhì)，少量是固體介質(zhì)。應(yīng)用場(chǎng)合為反應(yīng)罐（塔）、原料儲(chǔ)罐、及成品儲(chǔ)罐。以及流入市政污水管以前的污水預(yù)處理。

       反應(yīng)罐等有高溫、高壓工況，應(yīng)用的物位儀表種類(lèi)為：雷達(dá)液位計(jì)、導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)、電浮筒液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)、電容液位計(jì)等。

圖1-4-19

       典型的液體儲(chǔ)罐是儲(chǔ)存液體化學(xué)物、酸、堿等容器。儲(chǔ)罐高約10m。或臥式罐，約3~4m。常用的液位儀表為：非接觸的雷達(dá)、超聲液位計(jì)，接觸式的電容、磁致伸縮液位計(jì)。

       固體料倉(cāng)區(qū)別于氣體、液體儲(chǔ)存容器，儲(chǔ)存固體松散顆粒，在自然狀態(tài)下，會(huì)形成不同的堆積形態(tài)，用氣動(dòng)傳送，物料有一定安息角。

       儲(chǔ)存塑料粒子或粉末等固態(tài)物料的料倉(cāng)通常高而窄，高度達(dá)30m或更高，部分底部為錐形下料斗，內(nèi)部可能會(huì)增加支撐結(jié)構(gòu)增加了測(cè)量難度。

       常用測(cè)量?jī)x表為：非接觸的微波物位計(jì)，接觸的重錘等。首選的物位計(jì)是高頻的微波物位計(jì)。

       西森自動(dòng)化雷達(dá)物位計(jì)采用78GHz高頻率，波束角窄，并且標(biāo)配氣體吹掃和角度調(diào)制器，能成功地應(yīng)用于該場(chǎng)合。

       在鹽化工中，比較集中的應(yīng)用了接觸式和非接觸式測(cè)量、液位計(jì)和固體料位計(jì)，比方說(shuō)聚氯乙烯（PVC）項(xiàng)目。

       目前國(guó)內(nèi)由于資源特點(diǎn)，主要采用電石法PVC工藝。物位儀表集中應(yīng)用于某些工段，具體如下：

圖1-4-20

原料倉(cāng)

       石灰石及焦炭作為電石生產(chǎn)的原料，是工藝生產(chǎn)的源頭，符合電石生產(chǎn)工藝要求的石灰石及焦炭經(jīng)破碎后輸送到原料倉(cāng)，原料礦石通過(guò)鏈斗輸送機(jī)轉(zhuǎn)送到電石爐進(jìn)行下一步反應(yīng)，考慮到測(cè)量環(huán)境的粉塵、礦石顆粒的特點(diǎn)，固體雷達(dá)料位計(jì)可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)控料倉(cāng)物位。

圖1-4-21

電石爐

       當(dāng)配料系統(tǒng)自動(dòng)完成原料倉(cāng)礦石兩種原料的稱(chēng)重和配比后，爐料由鏈斗輸送機(jī)輸送到電石爐頂?shù)目焖傧铝隙罚?jīng)過(guò)爐管向電石爐內(nèi)投料，反應(yīng)生成乙炔，與電解生成的氯反應(yīng)最終生成VCM。

       從熱力學(xué)的角度來(lái)講，取決于電極位置的布置和一氧化碳抽取裝備的位置，目前國(guó)內(nèi)電石爐一般都采用圓形爐，爐四周分布若干快速下料口。

       鑒于安全、穩(wěn)定的考慮，固體雷達(dá)料位計(jì)可以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用要求。針對(duì)性的本安及隔爆設(shè)計(jì)，小喇叭設(shè)計(jì)，安裝方便；窄波束角，有效避開(kāi)安裝支撐等障礙物；專(zhuān)業(yè)防塵罩，確保長(zhǎng)周期、穩(wěn)定運(yùn)行。

燒堿裝置

       作為PVC項(xiàng)目的配套工段，燒堿裝置產(chǎn)出鹽酸、NaOH等各類(lèi)酸堿溶液，需要嚴(yán)格監(jiān)控物料液位。該工序?qū)τ谖镂挥?jì)的密封形式、防腐性能以及信號(hào)穩(wěn)定性要求較高。

       全塑封天線(xiàn)，K波段高頻液位雷達(dá)，整體膠封設(shè)計(jì)，配合最先進(jìn)的過(guò)程信號(hào)處理技術(shù)，有效解決測(cè)量難題。

圖1-4-22

圖1-4-23

VCM（氯乙烯）

       氯乙烯單體是PVC工藝的產(chǎn)品，通常存放于大型球罐中，由于VCM易揮發(fā)，有毒，介電常數(shù)較低，且需要精確控制球罐內(nèi)液位， 導(dǎo)波雷達(dá)系列作為高精度的接觸式雷達(dá)液位計(jì)，耐極端溫度和壓力，很好地滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)要求。

4. 發(fā)電

       燃煤發(fā)電廠(chǎng)主要的應(yīng)用場(chǎng)合為；原煤、粉煤及飛灰。原煤倉(cāng)應(yīng)用較成熟，雷達(dá)、超聲物位計(jì)都可應(yīng)用。30米以上大量程料倉(cāng)，雷達(dá)物位計(jì)為首選，其價(jià)格也有優(yōu)勢(shì)。

       飛灰是煤燃燒后的殘留物，被回收和處理，用作硅酸鹽水泥的填充物。靜電除塵的小灰斗中用高溫靜電物位開(kāi)關(guān)作為高位控制，在灰斗儲(chǔ)滿(mǎn)后，氣動(dòng)送到大灰?guī)熘小?/span>

灰?guī)?/span>

       灰?guī)斓墓r較復(fù)雜：

       倉(cāng)高可達(dá)49 m。

       從頂部氣動(dòng)輸送進(jìn)料。

       從底部充氣，以免板結(jié)。

       氣動(dòng)送料產(chǎn)生巨大漩渦粉塵，加上飛灰介電常數(shù)較低，使準(zhǔn)確測(cè)量物位變得困難。早期曾用超聲波物位計(jì)來(lái)測(cè)量，靜態(tài)時(shí)能可靠測(cè)量，吹氣時(shí)粉塵漩渦使超聲波信號(hào)衰減，不能可靠測(cè)量。

       雷達(dá)波傳播不受粉塵影響，但飛灰低介電常數(shù)使反射困難，故低頻雷達(dá)波在料面上反射信號(hào)小，多年來(lái)一直沒(méi)找到好的解決方案。

       西森自動(dòng)化推出的高頻雷達(dá)物位計(jì)采用78GHz高頻雷達(dá)波，波束角小，能量集中，在飛灰料面上也能得到良好反射，能可靠應(yīng)用，成為飛灰、成品水泥等細(xì)粉料位的首選產(chǎn)品。

原煤倉(cāng)

       大型燃煤電廠(chǎng)通過(guò)燃煤產(chǎn)生蒸汽來(lái)發(fā)電，保證煤倉(cāng)中煤的存儲(chǔ)量，對(duì)避免中斷發(fā)電和擾亂供電是至關(guān)重要的。需要連續(xù)測(cè)量煤倉(cāng)中料位，包括加料和卸料時(shí)。沒(méi)有連續(xù)的料位數(shù)據(jù)，對(duì)輸煤管理是困難的。

       工況：煤倉(cāng)用輸煤皮帶或加料車(chē)加料，沿軌道移動(dòng)，分發(fā)煤進(jìn)入每個(gè)煤倉(cāng)。當(dāng)某個(gè)煤倉(cāng)加滿(mǎn)時(shí)，自動(dòng)移到較空的料倉(cāng)繼續(xù)加料。

       多年來(lái)，超聲波物位計(jì)成功地應(yīng)用于原煤倉(cāng)料位測(cè)量。超聲波探頭有自清潔功能，每次發(fā)射時(shí)的機(jī)械振動(dòng)使灰塵難以在換能器上積聚，可免維護(hù)。

       雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展使在30米以上的料位測(cè)量時(shí)，雷達(dá)波的價(jià)格更低，它不像超聲波物位計(jì)那樣，隨量程增加，價(jià)格增幅較大。故在煤倉(cāng)等固態(tài)料位測(cè)量時(shí)，在15~20m以下時(shí)，超聲波是首選；在30m及以上時(shí)，雷達(dá)物位計(jì)是首選。

       但隨著雷達(dá)物位計(jì)的性?xún)r(jià)比越來(lái)越高，為了避免粉塵影響，固態(tài)料位的測(cè)量可能也全部采用雷達(dá)物位計(jì)。

       煤倉(cāng)高料位控制通常用射頻電容物位開(kāi)關(guān)或阻旋物位開(kāi)關(guān)。在煤加到設(shè)定的高位點(diǎn)時(shí)，控制加料車(chē)移動(dòng)到其他料倉(cāng)加料。在落煤管堵煤報(bào)警控制通常也用射頻電容或阻旋物位開(kāi)關(guān)。當(dāng)落煤管堵塞時(shí)，報(bào)警開(kāi)關(guān)給控制信號(hào)，停止進(jìn)煤。

       煤倉(cāng)料位的連續(xù)測(cè)量和高位控制使煤倉(cāng)加料自動(dòng)化，煤的處理更精確，更有效，提高了料倉(cāng)的儲(chǔ)存能力。操作人員可以透過(guò)粉塵觀察煤的真實(shí)料位，保證料倉(cāng)中始終有足夠的煤供鍋爐燃燒。

5. 油氣

       高質(zhì)量的油氣鉆井設(shè)備的控制和信息系統(tǒng)的客戶(hù)需要一種技術(shù)來(lái)監(jiān)視鉆井泥漿池和罐內(nèi)的液位。

       鉆井泥漿是鉆井時(shí)的重要因素，精確測(cè)量鉆探設(shè)備中的鉆井液體循環(huán)系統(tǒng)中的總的泥漿體積，對(duì)安全和工作效率是非常重要的。很多種技術(shù)包括機(jī)械浮子都不成功。

       鉆井流體或“泥漿”被泵入鉆探管中，在那里穿過(guò)接管冷卻鉆頭，然后泥漿沿洞上升回流到地面，泥漿和形成的鉆屑一起清掃鉆的洞、泥漿潤(rùn)滑鉆桿和冷卻鉆頭。

       泥漿柱的重量防止液體進(jìn)入鉆井孔，防止“噴出”。通過(guò)液體靜壓力，它也有助于防止坍塌。液面增加表示汽、油或者其他流體進(jìn)入鉆井孔。如果鉆井液面減少，循環(huán)不能進(jìn)行，如果不加以抑制，任何一種情況都能導(dǎo)致噴發(fā)。

條件

       泥漿罐通常是方形或者矩形的互相聯(lián)通的鋼罐，使用于海上石油鉆井、收納大量鉆井泥漿、流入鉆井循環(huán)系統(tǒng)。

       在陸上鉆井，這些罐被稱(chēng)為泥漿池，在地面上挖一個(gè)池以容納鉆井泥漿。

解決方案

       西森自動(dòng)化是一體化超聲波液位計(jì)，非接觸的超聲技術(shù)，既不對(duì)物料污染，又沒(méi)有易磨損的移動(dòng)部件，免維護(hù)。

       先進(jìn)的回波處理不理睬運(yùn)動(dòng)的攪拌翼上的反射，鎖定在被測(cè)液位上而不是障礙物上；采用2吋NPT的螺紋連接，安裝簡(jiǎn)單。無(wú)論容器內(nèi)有無(wú)介質(zhì)，都可以安裝和校準(zhǔn)。

       一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)液位計(jì)適用于多個(gè)容器；量程從低至30cm至高至5m以上（由于防爆場(chǎng)合要求，需要選用本安全認(rèn)證產(chǎn)品）。

優(yōu)點(diǎn)

       可靠的非接觸液位測(cè)量，避免了電子機(jī)械裝置有的磨損和斷裂，減少了維護(hù)和更換成本，實(shí)質(zhì)上節(jié)省了支出，因?yàn)樘峁┝酥匾你@井參數(shù)的監(jiān)視，安全性和鉆井效率都得以顯著提高。