①磁致伸縮式液位計(jì)工作原理
如圖1所示，磁致伸縮式液位計(jì)根據(jù)磁致伸縮原理設(shè)計(jì)，其在一個(gè)非磁性傳感管內(nèi)裝有一根磁致伸縮線，在**裝一個(gè)壓磁傳感器，每秒發(fā)出10個(gè)電流脈沖信號(hào)，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，電流脈沖同磁性浮子在磁致伸縮線上產(chǎn)生一個(gè)扭應(yīng)力波，沿磁致伸縮線向兩端傳送。測(cè)量壓磁傳感器收到這個(gè)扭應(yīng)力波信號(hào)的起始脈沖和返回扭應(yīng)力波間的時(shí)間間隔，來(lái)判斷浮子位置，即得被測(cè)液位，轉(zhuǎn)變?yōu)槌杀壤?-20mA信號(hào)輸出。

圖1   磁致伸縮式液位計(jì)工作原理
②導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)測(cè)量原理
如圖2所示，導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)由發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)沿導(dǎo)波桿向下傳送的電磁脈沖波，遇到介電常數(shù)大的液體表面時(shí)被反射，計(jì)算脈沖波的傳導(dǎo)時(shí)間，而得到液位位置。

圖2    導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)測(cè)量原理
③差壓變送器測(cè)量原理
差壓變送器傳感器是雙側(cè)壓力作用測(cè)量元件，經(jīng)壓-電轉(zhuǎn)換器，處理為標(biāo)準(zhǔn)4-20mA信號(hào)輸出。  2、分析與比較
①差壓變送器、導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)和磁致伸縮液位計(jì)原理比較
A、磁致伸縮液位計(jì)根據(jù)磁浮子位置測(cè)得液位，測(cè)量影響因素為介質(zhì)密度，介電常數(shù)、氣相組分、工作溫度、壓力對(duì)測(cè)量沒(méi)有影響。
B、導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量的影響因素為介電常數(shù)、氣相組分，溫度、壓力對(duì)測(cè)量也有一定影響。
C、差壓變送器是根據(jù)壓差變化測(cè)量液位，影響測(cè)量結(jié)果的因素如腔體真空或負(fù)壓產(chǎn)生虛假讀數(shù)；管路內(nèi)氣泡帶來(lái)干擾；容器內(nèi)水的密度改變導(dǎo)致測(cè)量誤差。
②差壓變送器、導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)和磁致伸縮液位計(jì)特性比較
A、磁致伸縮液位計(jì)特性
a、可靠性強(qiáng)
由于磁致伸縮液位計(jì)采用波導(dǎo)原理，整個(gè)變換器封閉在不銹鋼管內(nèi)，和測(cè)量介質(zhì)無(wú)接觸，無(wú)機(jī)械可動(dòng)部分，故無(wú)摩擦、無(wú)磨損，傳感器工作可靠，壽命長(zhǎng)。
b、精度高
由于磁致伸縮液位計(jì)用波導(dǎo)脈沖工作，通過(guò)測(cè)量起始脈沖和終止脈沖的時(shí)間來(lái)確定被測(cè)位移量，因此測(cè)量精度高，分辨率優(yōu)于0.01%FS，這是用其他傳感器難以達(dá)到的精度。
c、安全性好
磁致伸縮液位計(jì)測(cè)量時(shí)無(wú)需開(kāi)啟罐蓋，避免了人工測(cè)量所存在的不安全因素；防爆性能高，本安防爆，使用安全，特別適用于對(duì)化工原料和易燃液體的測(cè)量。
d、易于安裝和維護(hù)
磁致伸縮液位計(jì)一般通過(guò)罐頂已有管口進(jìn)行安裝，特別適用于地下儲(chǔ)罐和已投運(yùn)儲(chǔ)罐，在安裝過(guò)程中不影響正常生產(chǎn)。
e、便于系統(tǒng)自動(dòng)化工作
磁致伸縮液位計(jì)的二次儀表采用標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)，便于計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，容易實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作，提高整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。

B、導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)特性
a、對(duì)液體、顆粒及漿料連續(xù)物位測(cè)量不受介質(zhì)變化、溫度變化、稀有氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。
b、液體量程小于15m時(shí)，測(cè)量精度為±5mm；量程大于15m時(shí)，測(cè)量精度為5mm±0.05%。
c、量程60m，耐250℃高溫、40kg高壓，適用于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。
d、對(duì)蒸汽和泡沫有很強(qiáng)的抑制能力，測(cè)量不受影響。
e、頂部和底部具有盲區(qū)。
 
C、差壓變送器特性：
a、常規(guī)差壓變送器在許多液位測(cè)量應(yīng)用中，在液體之上有額外的蒸氣壓力。由于蒸氣壓力不是液位測(cè)量的一部分，需要使用引壓管和有密封件的毛細(xì)管來(lái)抵消它的存在。
b、電子遠(yuǎn)傳技術(shù)采用數(shù)字結(jié)構(gòu)取代機(jī)械部件，響應(yīng)速度更快，測(cè)量精度也有所提高。
c、天氣寒冷時(shí)裝置通常需要伴熱或保溫，要檢查引壓管漏水、冷凝、蒸發(fā)和堵塞。
d、距離過(guò)長(zhǎng)的毛細(xì)管會(huì)使壓力傳輸變得誤差過(guò)大，同時(shí)安裝過(guò)程要求較高。
表1  差壓變送器、導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)和磁致伸縮液位計(jì)特性比較

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儀表類型               測(cè)量精度        可靠性        安裝                        泄漏點(diǎn)           維護(hù)量           壽命

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差壓變送器               低               一般           復(fù)雜、附件多           較多              大                  長(zhǎng)
導(dǎo)波雷達(dá)                  較高            較高           簡(jiǎn)單                        較少               低                  較長(zhǎng)
磁致伸縮                  高                高              簡(jiǎn)單                        少                  極低               長(zhǎng)

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③工況干擾比較
實(shí)際應(yīng)用中常見(jiàn)工況產(chǎn)生干擾和影響的情況如表2所示。
表2      實(shí)際應(yīng)用中常見(jiàn)工況產(chǎn)生干擾和影響的情況

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常見(jiàn)工況                      差壓變送器                  導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)              磁致伸縮液位計(jì)

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壓力變化                      影響很大                     無(wú)影響                            無(wú)影響
溫度變化                      影響很大                     有影響                            無(wú)影響
震動(dòng)干擾                      影響很大                     有影響                            無(wú)影響
電磁干擾                      無(wú)影響                        有影響                            無(wú)影響
介質(zhì)                             水、汽                        水、汽                            水、汽
介電常數(shù)                      影響很大                     影響很大                        無(wú)影響
介質(zhì)成分(如水、汽)      影響很大                     影響很大                        無(wú)影響

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④適用范圍比較
差壓變送器、導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)和磁致伸縮液位計(jì)適用范圍如表3所示。
表3    差壓變送器、導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)和磁致伸縮液位計(jì)適用范圍

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適用范圍                      差壓變送器                    導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)                  磁致伸縮液位計(jì)

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壓力0-1MPa                    適用                                 適用                                  適用
壓力0-4MPa                    適用                                 適用                                  適用
壓力0-30MPa                  適用                                 ——                                 適用

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溫度0-100℃                    適用                                 適用                                  適用
溫度0-220℃                    適用                                 適用                                  適用
溫度0-565℃                    適用                                 ——                                 適用

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精度5‰-1‰                  適用                                  適用                                 適用
精度1‰                          ——                                 ——                                 適用

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量程0-5m                        適用                                 適用                                  適用
量程0-10m                      適用                                 適用                                  適用
量程0-30m                      適用                                 適用                                  適用

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由對(duì)比分析可知：
①磁致伸縮液位計(jì)適用于電廠所有工況，精度極高，穩(wěn)定性很好，安裝與維護(hù)量很小，基本不需要維護(hù)。在電廠高加、低加、凝汽器、除氧器等容器設(shè)備以及其他輔機(jī)工位，如油站、化水等均適用。其憑借環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安裝方便、高精度、低成本、免維護(hù)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今液位測(cè)量領(lǐng)域占較大優(yōu)勢(shì)。
②導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)適合的工況較好，對(duì)溫度和環(huán)境要求較高，對(duì)于安裝空間有一定的要求。安裝要求避開(kāi)進(jìn)料口，以免產(chǎn)生虛假反射。不能安裝在拱形罐的中心處（否則傳感器收到的虛假回波會(huì)增強(qiáng)），也不能距離罐壁很近，*佳安裝位置在容器半徑的1/2處。只有物料處于頂部盲區(qū)和底部盲區(qū)之間時(shí)，才能保證罐內(nèi)物位的可靠測(cè)量，滿足精度要求。調(diào)試較方便，運(yùn)行和維護(hù)量不大。
③差壓變送器適合的工況有限，而且傳感器零漂移嚴(yán)重；測(cè)量偏差大，長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性差，精度較低，受環(huán)境影響較大；安裝及維護(hù)量較大，無(wú)論是正常運(yùn)行還是例行維護(hù)，工作量都較大，現(xiàn)在基本作為一個(gè)備用選擇。
作者：李信