浮球式液位计原理、分类及检定方法的探讨

一、本文概述
　　石油化工企业的生产现场会使用了大量的液位计及界面计，这些用于测量介质液位的仪表统称为液位计。液位计作为一种重要的过程仪表，无论维持生产的过程控制系统中还是使用在保证安全的紧急关断系统中，对于企业的稳定生产与安全生产，作用都是非常重要的。鉴于此，对于液位计的检定工作就显得特别重要。只有保证了液位计的准确可靠才能保证其在工程中的使用并发挥其重要作用。本文则是分别从液位计的测量原理、分类出发，详细论述了液面型及界面型浮球式液位计的检定方法及注意事项。重点阐述了液面型液位计与被测介质密度差异的修正以及用水做检定介质时水的密度与被测介质密度差异的修正。
　　
二、浮力式液位计原理及分类
　　液位计是工业过程测量和控制系统中用以指示和控制液位的仪表。当一个物体放在液体中时，液体对它有一个向上的浮力。浮力的大小等于物体排开液体的重量，浮力式液位计就是基于这个原理工作的。液位计按照工作原理可分为：直读式、浮力式、静压式、电磁式、超声波式和辐射式等。浮力式液位计又分为恒浮力式液位计（如浮球式液位计）和变浮力式液位计。我们这里只探讨用于石油工业中多的恒浮力式液位计的检定方法。在工业生产中，常常需要测量容器内的固体料位、液体液位和两种不相混合物料的分界界面位置，我们把这种测量统称为物位测量。相应的把测量固体料位的仪表称料位计，测量液位的仪表称液面型液位计，测量分界面位置的仪表称界面型液位计。
　　
三、液面型液位计的检定方法探讨
　　1.液位计的安装要求
　　1.1 液位计数据参数的核实
　　浮球式液位计安装前必须与数据表（设计要求）核实各项参数。主要的检查项目包括：位号、量程、准确度等级、被测介质密度、输出信号类型（石油工业中大多为4～20mA输出，本文仅以此输出信号为例）、被测介质的温度和压力等。
　　1.2传感器零位的位置确定
　　石油工业中的液位计量程的确定是以罐体底部为基准来确定的，如200～1200mm。这里的200mm是指液位计外筒与罐体连接的下法兰（以下简称下法兰，液位计外筒与罐体连接的上法兰简称上法兰）水平中心线距离罐底的距离。当我们将液位计安装后必须检查传感器零位是否距离罐底部200mm，即零位应与下法兰中心在同一水平线上。这一点非常重要。
　　1.3 变送器测量范围的确定
　　变送器的测量范围即内部参数的数值。变送器的测量范围下限一般为0mm，上限为液位计上下两法兰之间的距离。如液位计量程为200～1200mm，那么变送器的测量范围应设定下限LRV为Omm，上限URV为1000mm。这里大家应注意变送器的测量范围与液位计量程不是一个概念。如变送器带液晶显示，当液位到达下法兰时，我们如何使液晶显示为200mm输出为4mA呢？大多数厂家在菜单里都有此功能，以K—TEK生产的液位计为例，其菜单里有液位计偏移量的设定，我们可以将此数值改为200。如果此项小数点前只有两位，那么可以先将单位改成cm，将液位计偏移量改为20，然后再将单位改成mm即可。
　　1.4 浮球磁性点位置的确认
　　浮球磁性点位置的确认非常重要，对于检定工作也非常关键，目前也没有相关文献提出非常好的办法。为此这里提出几个方法与各位共同探讨。方法一：由于浮球在工作时一直浮在介质中上下运动，根据阿基米德定律，可以用电子秤测量得到浮子质量，接下来对浮球排开介质的体积V建立数学模型。用游标卡尺测量出球半径，即可求出为浮球磁性点到浮球底部的实际高度h。由于浮球上是一圈磁性带，很难测出其磁性点。可以根据厂家给出的数据h’来与h比较，那么就会得到一个差值△h。这个值我们作为修正的一个分量。方法二：由于我们的石油工业中用到的液位计其测量的介质密度一般在（0.8～1.0）×103kg/m3范围内，因此我们可以用0.8×103kg/m3密度的酒精来配制合适密度的混合溶液：溶液配比完成后，为了验证混合溶液是否为我们需要的密度的液体，可用相应准确度等级的密度计进行验证。然后将浮球放入盛有标准液体的量筒中，实验得出矗。理论上磁性点应该与液面重合，实际有可能存在差异，因此需要进行修正差值△h。
　　1.5 浮球安装就位
　　传感器、变送器、浮球等原件确认完成后，将浮球装入液位计外筒。由于浮球与被测介质密度的差异而产生的高差修正，这里介绍两个方法：方法一：将变送器的量程由原来的LRV、uRV改为LRV+△h、URV+△h。将偏移量减去△h即可。方法二：将传感器上移△h。方法一较方法二，简单方便，工作量小。
　　2.检定实例
　　现有一液位计被测介质密度为O.85×103kg/m3，输出信号为4～20mA。测量范围200～1200mm，准确度等级0.25级。厂家提供的h’为172mm。检定如下：
　　2.1 核对仪表信息参数无误。
　　2.2 将传感器零点与下法兰中心线对齐。
　　2.3 用酒精和水配制好0.85×103kg/m3密度的标准液体。根据厂家提供的h’在浮球上标注出其位置，然后用游标卡尺向浮子底部标注出刻度，便于读数。把浮球放入配制好的标准液体中读出h为170mm，那么△h为2mm。
　　2.4 变送器量程设置。4mA输出点，LRV=2mm；20mA输出点，URV=1200一200+2=1002mm。
　　2.5 安装好浮球。
　　2.6 用配置好的0.85×103kg/m3密度的标准液体进行检定。检定点分5点：200，450，700，950，1200mm。输出分别为4，8，12，16，20mA。误差不超过±0.04mA为合格。过±0.04mA为合格。
　　2.7 也可以用洁净的水作为检定介质。但是需要知道由于水的密度与被测介质的密度差引起的高差。具体做法是将浮球放入盛有洁净水的量筒中读出其高度值hw，由于水与被测介质密度差引起的高差值△h’=h-hw，则检定点就变成了：200mm-△h’、450mm-△h’、700mm-△h’、950mm-△h’、1200mm-△h’。输出分别为4，8，12，16，20mA。误差不超过±0.04mA为合格。
　　
四、结论与认识
　　综上所述，本文提及的浮球式液面型液位计的检定方法是较为全面且符合实际的。其用途也是非常突出的，尤其是在维持生产的过程控制系统中以及使用在保证安全的紧急关断系统中均能发挥其重要作用。（本文由润中仪表科技整理发布，如您在使用仪表的过程中遇到任何问题，都可以致电我司的国内销售服务热线：0517-86917118，我们会有**人员为您答疑解惑）

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