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摘　要 ：在化工設計中，液位儀表的作用非常重要，但常規液位計因為受自身測量原理影響，大多需與工藝介質接觸，在一些高壓、高黏、結晶、自聚場合存在局限性。外測液位計采用聲納原理，安裝于罐體外壁，與工藝介質實現了隔離，是一種xj****且前途廣泛的新型液位計。對外測液位計的原理、結構進行了介紹，并與其他類型液位計進行了比較，zui后對設計過程中，外測液位計選型應該注意的問題進行了探討。

    石油化工裝置工藝復雜，多高溫高壓，易燃易爆，安全問題不容忽視。液位儀表，可以隨時反映出裝置的運轉狀況，與整個工廠的安全息息相關。液位計形式多樣，選用一臺合適的液位計至關重要，在一些高粘、結晶等場合，傳統接觸式液位計經常發生卡球、掛纜、泄漏、波動、虛假液位等現象，為解決這些問題，外測液位計應運而生。

    1 幾種常用的遠傳液位計

    常規液位計中，差壓式液位變送器、雷達液位計、磁致伸縮液位計、浮筒液位計等應用較為廣泛，但它們因受自身測量原理影響，都存著一定的不足。

    1.1 差壓式液位變送器

    雙法蘭（或單法蘭）差壓式變送器是利用罐內液位改變時，液位產生的靜壓也隨之變化的原理工作的。

    優點 ：穩定性好，性價比高，不受罐內件影響。

    缺點 ：需接觸介質，受密度影響大，在毛細管過長時存在滯后。

    1.2 雷達液位計

   雷達液位計分非接觸式雷達和導波雷達兩種，原理是液位計向液面發射高頻雷達脈沖（導波雷達沿鋼纜、探棒），然后測量發射波和回波的時差，從而計算出液面高度。

    導波雷達優點 ：不受溫度、蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。

    缺點：以接觸介質，對介電常數有要求，鋼纜、探棒易掛料，鋼纜可能脫落。

    非接觸式雷達優點 ：不接觸介質。

    缺點 ：對介電常數有要求，不適合汽化、帶泡沫介質，對安裝位置、法蘭高度有限制。

    1.3 磁致伸縮和浮筒液位計

    磁致伸縮液位計原理是利用發送器發送低電流脈沖信號，沿磁致伸縮線向下傳輸，產生環形磁場，當磁場遇到浮球時，和浮球內磁場產生扭應力脈沖，被接收器接收，根據脈沖發出到接收的時間差，計算出液位高度。

    浮筒液位計是基于浮力原理，扭力管受到浮筒所產生的扭力矩時轉過一個角度，變送器把這個角度轉換成4~20mA 信號，與被測量的液位成正比。

    優點 ：精度高，可用于短間距。

    缺點 ：接觸介質，不適合黏稠介質，浮球易卡死，不能用于小密度，維修費用高。

    以上是在化工設計中常見的一些液位計，可以看到，除非接觸式雷達不與工藝介質有直接接觸外，其它液位計都與工藝介質接觸，且所有液位計都需在設備上開安裝孔。這些因素，使液位計在某些苛刻工況下選型十分困難。

    2 外測液位計的原理和組成

    2.1 外測液位計的原理

    外測液位計是一種利用聲納測距原理，并采用微振動分析技術，從容器外測量液位的新型液位儀表。聲納測距原理 ：由吸附在儲罐底部的液位探頭發射聲波，穿透罐壁并在液體內傳播，當聲波到達液面時，會被反射一部分形成回波，回波信號到達罐底，穿透罐壁，被液位探頭接收，并傳至液位計主機內。根據發射和接收到回波的時間差，計算出液位高度。

    微振動分析技術 ：實際生產中工況復雜，罐型不同 ；罐內有內件、盤管 ；工藝介質黏稠、含雜質 ；溫度變化等。這些因素會產生很多干擾信號，讓液位探頭接收到的回波信號變復雜，微振動分析技術會自動判斷正確的液位信號，很好地解決回波干擾問題。

    自動校準功能 ：當液體的溫度、成分發生變化時，會對聲納信號在液體里的傳播速度產生影響，帶來測量誤差。為確保儀表測量精度，可在容器內加裝校準器，用校準探頭測量校準器內液柱的長度（校準器長1m），得到聲納在液體里的實際傳播速度，在液位計主機內對液位的測量結果進行補償修正，消除液體溫度和成分變化對測量精度的影響。

    2.2 外測液位計的組成

    外測液位計由液位探頭、校準探頭和液位計主機三部分組成，針對不同場合，還可設置校準器、轉向器、探頭安裝座、儀表保護箱等組件。

    液位探頭直接吸附在罐底的外壁上，負責發出聲納和接收回波。

    校準探頭在罐體外壁的安裝形式同液位探頭。

    轉向器一般用于罐底無法安裝液位探頭的工況，將液位探頭安裝在罐體側面，再通過轉向器將聲波反射到液面。液位計主機安裝在被測容器旁，將檢測信號進行接收、分析和計算后，轉變成4~20mA 標準模擬量信號，傳輸 DCS 進行集中顯示，也可提供 MODBUS、TCP 等通訊方式。

    3 外測液位計的優勢和不足

    3.1 外測液位計的優勢

    （1）可不接觸容器內的介質，實現隔離，安全性高，適合各種惡劣工況、危險環境，不會出現磨損、腐蝕等情況，可靠耐用，維護工作量小。

    （2）無需在容器上開孔，解決了在線安裝、調試問題，安裝方便，實施簡單，很適合在在線改造項目中應用。

    （3）自動實時在線校準，測量精度高，減少調校工作量，降低人工成本。

    （4）測量范圍寬，可達30m ；測量精度高，可達 ±0.1%。

    （5）適用于油罐車、化學液體運輸車輛的液位連續測量，無需對罐車進行改造。

    3.2 外測液位計的不足

    （1）不能測固體物料、漿料、乳濁液、懸濁液等介質，也不能用于嚴重沉積和結晶液體。

    （2）介質動力黏度不能大于30mPa · s，介質溫度不能超過 -40~220℃。

    （3）容器底部存在300mm 盲區。

    （4）當容器壁為多層材料時，層間需緊密接觸，無氣泡或氣體夾層。容器的內外壁表面需平整，且弧度不能過大。

    （5）不宜用在容器內有攪拌、隔板的場合。

4 外側液位計的選型和應用

在設計工作中，根據每個項目不同，做出合理、優化的

外測液位計選型方案。從投產應用的情況來看，效果很好。

    4.1 丁二烯

    在某橡膠項目中，需對球罐中的丁二烯進行液位測量，丁二烯易自聚產生高分子聚合物，普通液位儀表選用受限較大。根據《罐區自動化系統設計規定》要求“每座壓力儲罐應配備兩套***立且不******型的液位測量儀表”，本項目若選用常規接觸式液位計，丁二烯在檢測口死角處自聚的可能性非常大，所以液位計選型優先考慮非接觸式。zui終，在罐頂設置了一套非接觸式雷達液位計，在罐底設置了一套外測液位計。

    經現場應用后，外測液位計測量準確，效果很好。

    4.2 液氨

    在某液氨球罐設計中，外測液位計也有良好的應用。儲罐內的液氨是一種無色、有刺激性氣味的有毒液體，具有一定的腐蝕性。因液氨密度受溫度影響較大，差壓式液位計在本項目中不適用，zui終選用外測液位計進行檢測。

    4.3 高壓儲罐

    在某高壓加氫裝置中，因高壓儲罐上原液位計參數不穩，業主想新增一臺液位計與之比對。但該高壓容器現場安裝空間狹小，不具備重新開口條件，后經協商，決定采用一臺外測液位計，既避免了裝置停車動火帶來的經濟損失，又杜絕了壓力容器新增泄漏點的安全隱患，安裝簡單、準確可靠，可謂一舉三得。

    4.4 其他

    外測液位計在一些介電常數較低，如液化氣（介電常數<1.9）或液面含有大量氣泡等雷達液位計不宜使用的場合，可以很好地替代雷達液位計 ；在一些強腐蝕的酸堿儲罐，如液氯儲罐等，外測液位計也大有用武之地。外測液位計常見可用介質包括液氯、液化氣、液氨、乙烯、丁二烯、汽油、柴油、苯、液溴、鹽酸、堿液、******、甲醇、氯乙烯、氫氟酸、乙二醇、丙烷、石腦油、環氧乙烷、二甲醚。

    5 結束語

    外測液位計因其可在線安裝、調試，無需在容器上開孔作業，與工藝介質完全隔離等特點，用途非常廣泛，特別在易燃易爆、劇毒、腐蝕性強、黏稠、高壓、無菌等場合優勢尤為突出。隨著人們對環境保護意識的日漸加強和對人身安全的逐漸重視，在經濟迅猛發展的當代，這種非接觸型的外測液位計以其安全性高，維護量小的優勢，將會越來越受到人們的歡迎，成為液位檢測儀表家族中的佼佼者。