料位计

料位计　　由于不同的工业生产过程的特点不同，所以料位计需针对不同的工艺条件来确定。为了能够更明确地分析物位仪表,料位仪表的工作原理、特点和应用环境，必须对物位测量的工艺要求进行明确分析。

　　首先我们来分析液位测量的工艺特点：

　　1.液面是规则表面。但当液体流进、流出时容易产生波动或生产过程中出现起泡、沸腾等变化时同样也会产生波动。

　　2.容器内发生有液体各处密度、黏度或温度等物理量不均匀的现象。

　　3.容器内发生有高压、高温、液体黏度过大、大量脏污杂质、悬浮物等。

　　固体物料的物理、化学性质较复杂，如有颗粒状的、也有粉末状的，并且有些介质为大小不均匀的颗粒；固体物料的含水量变化、温度等也是不均匀的变化；料仓振动、料仓形状不规则等。

　　1.物料自然堆积会产生堆积倾斜，所以固体物料的料面是不平整的，很难明确料位的准确高度；物料进出时，存在滞留区，影响料位最低位置点的测量。实现介质可视化(介可视)，过程自动化。

　　2.料斗或储仓中，固体物料内部易存在大的孔隙，形成拱桥。粉料内部易存在小的间隙。前者影响对物料储量的计算，而后者则在振动或温度、压力变化时使物位也随之变化。

　　界面测量中常出现问题是界面不明确，浑浊或泡沫段的存在对测量会有影响。此外，容器内搅拌、管道和加热等设备的存在也会对物位检测带来一定的影响，特别是像雷达波、超声波这些依赖回波信号的测量方法的物位仪表。

常见料位计的优缺点如下：

超声波物位计

优点：非接触。

局限：粉尘影响/凹凸面影响/噪音非接触式；

雷达料位计

优点：非接触。

局限：介电常数有要求/粉尘影响/凹凸面影响；

推荐：采用高发射频率的，四线制的雷达

导波雷达物位计

优点：对某个点的测量。

局限：介电常数有要求/挂料/拉力影响；

激光物位计

优点：非接触

局限：粉尘影响/凹凸面影响

射频导纳料位计（电容式料位计）

优点：点接触

局限：介电常数有要求/时漂/温漂/挂料/拉力；

推荐：建议采用进口的产品

重锤式料位计：分缆式及带式两种

优点：直接测量/手动控制

局限：传统的缆式重锤容易发生断锤/埋锤/乱绳

推荐：带式重锤

射线式料位计

优点：非接触、稳定

局限：有污染/价格高

称重式料位计

优点：可以测量质量/体积

局限：抗震问题/物料面状况不知/价格高

料位计的分类：

1.机械式；

2.电容料位计；

3.射频导纳料位计；

4.音叉料位计；

5.振动棒料位计；

6.重锤料位计。

料位计广泛应用于石化、塑料、水泥、医药、饲料、食品、冶金、轻工、建材、环保等行业，实现对料位的上下限报警和控制。

一、接触式测量仪表

1.重锤式料位计料位探测过程由控制器发出的信号来控制，当传感器接到探测命令时，电机正转，经蜗轮、蜗杆减速后带动齿轮轴和绕线筒转动，使钢丝绳下放，带动重锤由仓顶下降，当重锤降至料面被测面托起而失重，钢丝绳松弛，灵敏杠杆动作使微动开关接触，控制器得到该信号即发出电机反转命令，重锤上升返回，直到碰顶开关电机停转，重锤回到仓顶原位置完成一次探测过程。

优点：测量不受介质密度、颗粒大小的影响。

缺点：机械内部易落灰尘影响测量效果；机械磨损较严重，需经常维护，花费较大；重锤易发生被物料埋住现象，发生掉锤头、断带故障。

 2.电容式料位计原理是插入料仓的电极与料仓壁之间构成电容器，当仓内物料料位变化引起电容量的变化，通过转换电路得到相应的控制信号。

优点：无机械磨损，安装维修方便；依据量程大小和控制方式不同，电极设计成杆（棒）式或钢缆（重型钢缆）式，可应用于各种料仓；价格较低。

缺点：若电极（探头）上或仓壁粘有物料，往往会导致控制器误动作，从而影响测量效果，应定期检查探头和料位开关动作情况并校验。

3.阻旋式料位计基本原理是同步微电动机减速后，带动检测叶片以2.5～5r/min的转速旋转，当被测物料的料位上升使叶片转动受阻，检测机构便围绕主轴产生旋转位移。该位移首先使一个微动开关动作，发出有料位信号。随后另一个微动开关动作，切断电动机电源使其停转。

优点：开关结构简单、维护方便；价格较低。

缺点：不适合在高温下工作。

二、非接触式测量仪表

1.γ射线料位计工作原理是在料库一侧设置同位素源，另一侧设置探测器，同位素源向探测器定向发射γ射线，若库内料面低于它，探测器检测料空信号；若料面高于它，则物料遮挡、吸收γ射线，得出料满信号。 

优点：日常运行维护工作量小，操作简单；依据料仓形状和工艺要求，γ射线料位计可安装在不同位置。

​缺点：放射源污染环境；放射源衰减使料位控制不可靠。

2.超声波料位计主要利用回波测距原理，通过测量换能器发射和接收到声波的时间，计算出换能器到物料表面距离。该料位计适用于块状、颗粒状的固态料位测量。

优点：安装方便、工作可靠、维护量少；价格有竞争性。

缺点：超声波必须借助于媒质传播，水泥厂的料位测量通常以空气作为传播介质，而空气的温度、湿度等变化会影响超声波传播速度，故在一些有温度、压力、蒸汽等场合，该料位计不能正常工作；料库空气中的粉尘也衰减超声波信号，影响测量效果；由于粉仓料位表面在下料时非常疏松，对超声波信号有较强衰减，故对粉仓料位的测量效果较差。

3.雷达料位计利用回波测距原理，其喇叭状或杆式天线向被测物料面发射微波，微波传播到不同相对介电率的物料表面时被反射，并被天线接收。发射波和接收波的时间差与物料面和天线的间距成正比，测出传播时间即可得知距离。

优点：由于微波是电磁波，以光速传播且不受介质特性影响，故在一些有温度、压力、蒸汽等场合，超声波料位计不能正常工作，而雷达料位计可使用；此料位计大多为二线制的一体化产品，节省大量电缆；软件调试方便。

缺点：二线制雷达料位计要求24VDC电源质量较高，交流谐波一般不能超过±30VAC；雷达料位计内部电源模块易受其他大电流干扰而损坏，故应把料位计停电拆除；测量固体物料，易产生干扰回波，降低测量效果，故不适用于固体物料的测量。

4.导波式雷达料位计此为雷达料位计的一种变型，通常采用脉冲波方式工作。与雷达料位计不同微波脉冲不是通过空间传播，而是通过1根（或2根）从仓顶伸入、直达仓底的导波体传播。导波体可以是金属硬杆或柔性金属缆绳，微波脉冲沿杆或缆的外侧向下传播，在被测物料表面被反射，回波被天线接收，由发射与回波脉冲的时间差即可计算出传播距离。

优点：与超声波及雷达料位计相比，工作稳定可靠；同雷达料位计一样，反射信号的强度取决于被测物料的介电率或导电率，但导波式可以测量更低介电率的物料。

缺点：双杆（缆）及同轴管式导波体由于电场能量集中，易受外部结构影响；在杆之间（或管内部）易积料，产生虚假回波，影响测量效果；埋在物料中的缆绳由于物料重力会产生较大的下拉力，造成缆绳被拉断等故障。^[1]