前言

工业液位测量仪表类型众多形式各异，有复杂的高科技仪表也有构造简单的机械仪表。长期以来受生产厂商的误导，使用者常常存在认识误区，认为高科技的仪表就要比简单的仪表性能优越，导致在液位仪表选型中一味的使用价格昂贵的仪表但实际效果并不理想，甚至远远不如结构简单的机械仪表，因此我们要根据实际的使用条件来合理选择液位仪表。

 

液位仪表的分类

工业现场使用的液位仪表根据不同的测量机理主要分为：液面法（雷达、超声波）、静压法（压力/差压传感器）、介电常数法（射频导纳、电容、音叉）、变浮力法（浮筒）和恒浮力法（浮球、浮筒、浮盘、磁致伸缩、伺服）五大类。每一类都会衍生出多种测量仪表，针对不同的工艺环境而使用，实际使用中*直观*简单的液位仪表是浮子液位计。浮子液位计的本体能够在现场直观醒目的显示出真实的液位，外部安装远传信号处理器就可实现液位远传功能。

 

浮子液位计测量原理

浮子液位计是基于恒浮力原理制成的液位检测仪表，其核心部件是一个内部中空的不锈钢金属浮子。基于不同的液体密度厂家制造出高度不同的浮子，保证浮子在液体中能够刚刚飘浮露出上部的圆弧形顶部空间，始终保证浮子漂浮在液面之上，这样介质的液位变化就会引起浮子的高度变化，只要检测出浮子的高度就可知介质的液位。

 

实际使用中的液体介质密度会随着物料组分和温度变化出现一些偏差，偏离正常的理论密度。由于浮子在液面上有一个弧形的顶部空间作为缓冲，液体密度较小偏离正常值，浮子所受浮力有轻微的变化，重新进行力的平衡，浮子露出液面的高度会有小幅度的变化，只要满足浮子不全部淹没于液面以下，浮子就能真实的反映出液体的液面高度。

 

由于浮子具有一定的介质密度变化自适应的特点，因此其浮子的高度真实的表征了液体的高度，在工业现场应用非常普遍。

 

浮子液位计的构造

浮子高度的检测是通过磁性传导来实现的，根据液位计磁性材质所在位置的不同，浮子液位计分为内装式液位计和外装式液位计两种类型。

 

现场使用的浮子液位计如图：

 

内装式浮子液位计

内装式浮子液位计，本身不设置测量筒，浮子直接安装于液体的容器中，适用于被测液体无压力的开口容器或微压的密封储罐的液位测量，如：零位罐、地下池的液位检测。浮子液位计从这些容器池的上部安装，因此内装式浮子液位计也叫顶装式浮子液位计。

 

浮子直接安装于液体的容器中，浮子的高度始终在地面以下，人员无法观察浮子的高度。浮子本身不带有磁性，其顶端固定一细长的金属传导杆，传导杆伸入地面以上的保护筒中，传导杆的顶端安装一磁性的金属小球，当低端的测量浮子在液面*低时，传导杆顶部的磁性浮球正处于外部护套筒的*低端。在护套筒外表面安装就地指示的红白磁性转珠面板，磁珠受导杆顶部的磁球磁性影响反转而出现颜色变化，由此能够指示出浮子的高度即液体的液位高度。

 

为防止液体的晃动对浮子产生横向的冲击波动，内装式浮子液位计在安装法兰处设有一个缩径的限位孔，厂家提供带有消波的镂空金属筒已减轻浮子在容器中的横向波动性，用户根据现场情况而定。

 

外装式浮子液位计

外装式浮子液位计，浮子不直接安装于液体的容器中，通过一个连通器的测量筒与容器的侧壁相连。因此也叫做侧装式浮子液位计，主要用于地面以上的储罐、卧罐、塔器的液位测量。

 

外装式浮子液位计的浮子安装在测量筒中，测量筒的外部安装有现场指示的红白磁珠面板，人员观察方便，因此测量筒中的浮子不用另设传导杆，浮子上部圆弧金属筒中内置磁铁，浮子的高度通过磁性传导到外面的面板磁珠上，从而能够指示出液体的高度。

 

浮子液位计内浮子的结构如下图所示：

 

远传测量变送器

如果浮子液位计的液位信号需要远传到控制室显示，那么只需在浮子液位计面板的侧面安装远传测量杆即可实现，内装式和外装式浮子液位计的远传测量杆的型号和安装位置相同。

 

远传测量杆也叫磁浮子变送器，其通过一个与测量筒同样长的电路板，线性的把浮子的变化转换为电阻值，然后经过变送器电路板进行处理输出4—20mA信号。

 

电阻测量电路板安装在一个不锈钢的护套管内，电路板由相同阻值的电阻串联而成，每个电阻的末端与电路板电源进线间并联一个干簧管，干簧管内部有一个对磁性敏感的小触点，遇到磁浮子的磁性时触点吸合，此干簧管以下的所有电阻被短路，电路板的电阻值变小使变送器输出电流变大。磁浮子上升或下降后干簧管的触点在释放，此点的电阻恢复功能。

 

下图为浮子液位计的远传测量杆

 

安装注意事项

内装式浮子液位计

为防止被测液体的晃动对浮子产生横向的冲击波动，内装式浮子液位计在安装法兰处设有一个缩径的限位孔，但这样的措施只能适应液体轻微晃动的情况。

现场安装内装式浮子液位计要远离容器的液体进出口，选择液体波动*小的角落安装。厂家提供带有消波的镂空金属筒已减轻浮子在容器中的横向波动性，用户可根据现场情况选用。

 

内装浮子结构如图所示：

 

外装式浮子液位计

外装式浮子液位计的测量筒是一个与容器侧壁连接的连通器，为保证使用安全和维修方便，外装式浮子液位计与容器之间的上下连接管应安装手阀，浮子液位计测量筒下部应该安装安全可靠的排污泄压阀。

外装式浮子液位计测量筒中的被测液体裸露在容器外部，若是易冷凝结晶的物质，则需在测量筒外部进行伴热保温措施。

 

远传变送器的安装

浮子液位计远传测量杆的安装要把测量杆内干簧管的位置紧贴测量筒的内侧，远传杆的固定要使用不导磁的金属卡，严禁使用铁丝等易导磁的金属物固定，特别是有保温措施的外装式浮子液位计防止保温材料用铁丝固定。

 

常见故障及处理

浮子液位计在使用中会出现一些故障，主要表现为液位不变化、液位突变、面板指示不准，远传与现场指示不一致等故障。从磁浮子的结构进行分析，可把上述故障细分为以下四部分。

 

一、脏污

浮子外表附着污物是浮子液位计故障的*主要原因。

外装式浮子液位计

浮子本身带有磁性，长期使用中液体中的杂质会逐渐吸附到浮子外表特别是带有磁性的外表面，导致浮子外表畸形变大，在测量筒中空间减小，与测量筒内壁摩擦力变大，出现浮子卡涩现象，情况严重时会卡在测量筒中，致使浮子液位计的液位不变化或间歇性的液位突变。

磁浮子磁性外表面处吸附的污物减弱了磁性，浮子外部面板磁珠和远传测量杆所受到磁性减弱致使显示不准，严重时无法感受磁性而失灵。

测量筒中的液体长期处于不流动的状态，液体变质污物沉淀增多，加重了磁性浮子外表面和测量筒内壁的脏污程度，使磁性浮子上下浮动的摩擦力变大，而出现间歇性画直线的故障现象。

内装式浮子液位计

虽然测量浮子本身不带磁性，但长期处于液体中，浮子表面也会吸附一些杂质，特别是被测介质为污水、污油等脏污液体时，浮子吸附污物的现象很严重。

污物的清理

对待脏污引起的浮子液位计故障的处理没有根除的法子，只能人工拆卸清洗。外装式浮子液位计要把仪表前方的手阀关闭排污泄压后从测量筒下方的密封法兰处拆卸，取出浮子用抹布和清水清洗，内浮子液位计需要把仪表拆卸放倒对浮子污物进行清除。

 

二、面板故障

现场使用的浮子液位计常常会出现面板的磁珠指示不准确，液位指示不连续，代表液位的红色磁珠中有白色显示，空液位的白色磁珠中有一部分是红色液位指示，情况糟糕的时候红白磁珠杂乱不堪。

故障分析：面板使用过久，有的磁珠出现消磁现象，磁珠之间有赃物卡涩，测量筒中的磁球磁性消弱，浮子上升下降太快（卡涩时）面板来不及反应。

处理：用一块小磁铁或带有磁性的螺丝刀先确定测量筒内磁浮子的高度位置，然后在浮子处向下缓慢画过面板的磁珠让其磁珠全部变为红色，对于磁浮子上方的磁珠处理方法也是如此，让其全部变为白色。如果无法消除检查面板之间磁珠有无卡涩、变形现象并进行处理，若仍无法解决则需更换面板。

现场安装的外装式浮子液位计面板显示不准

 

三、安装问题

内装式浮子液位计的安装一定要做到垂直，否则金属传导杆与限位孔的摩擦力变大会出现卡涩现象引起液位显示不准。内装式浮子液位计在液体容器内晃动严重则需更换安装地点或加防波管。

外装式浮子液位计的蒸汽伴热不能紧靠测量筒及面板和远传测量杆，伴热线、保温材料、面板及测量杆不能使用导磁的铁丝固定。

 

四、远传测量杆

远传测量杆安装不当或出现故障会造成远传信号与现场面板指示不一致甚至失灵故障。测量杆内的干簧管在长期的使用中，频繁的吸合和释放其出现触点接触不良或损坏的情况而失去通断电阻的能力。若测量杆内干簧管的触点没有紧贴测量筒，磁浮子的磁性对于干簧管的吸力变弱甚至失去作用会导致远传失灵。

 

下图为测量杆内部干簧管的电路

 

浮子液位计远传校准

浮子液位计远传变送器电路板内设有零点、满度调整旋钮，长期的使用中会出现零飘的现象而使零点飘逸，此时要进行调整。远传变送器的零点、满度校准简单，可在不拆卸仪表的情况下在线校准。

校准之前*先让磁浮子处于液位*低处，外装式浮子液位计只要切出前方手阀、排污泄压后即可实现，内装式浮子液位计可以使用人工调整传导杆到*低处的方法来实现，也可在工艺液位为零是进行。

 

磁浮子远传变送器电路板校准旋钮如图所示：

 

零点校准

确认浮子处于*低时，调整变送器的零点旋钮，使其输出电流为4mA。

 

量程校准

用一个磁铁放置于液位计的*高液位处，调整变送器的旋钮，使其输出电流为20nA。

 

零点、满度确认

确认调整：拿掉磁铁看变送器的输出是否为4mA，若不是在调整，然后在放置磁铁在*高处观察变送器的输出为20mA，直到准确为止。

 

线性度及中间坏点检测

用磁铁贴着测量杆缓慢的沿着磁浮子的测量筒从下向上滑动，观察变送器输出的电流变化是否均匀，有无跳变现象。如有电流突变，在此处做好标记，上下测试几次确认，然后拆卸测量杆的电路板查看此处的干簧管是否损坏，并处理。

 

维护改进

外装式浮子液位计在实际清污中，对于现场安装环境恶劣险峻不易拆卸的情况下，进行维护改进。利用测量筒上部的排气丝堵，引进蒸汽和清水管线，可以在不拆卸磁浮子的情况下进行一定程度的除污清洗。

 

操作方法：关闭浮子液位计前方的上下手阀，开启排污阀，开启清水蒸汽注入阀，让较高压力的清水或蒸汽冲洗测量筒内部的磁浮子，多冲洗几遍即可清洗干净。然后在把浮子液位计复原。

缺点：高温高压蒸汽对于磁浮子的磁性有消磁影响，会加速磁浮子的磁性消减，清洗时应尽量减小蒸汽吹扫时间。

 

总结

浮子液位计是一种结构简单可信度高的液位检测仪表，在生产中应用非常广泛。浮子液位计故障的*主要原因就是浮子外表附着介质中的杂质，而致使浮子卡涩，上下浮动性变差。因此使用中仪表人员要定期对浮子进行除污清洗维护工作，尽量减少液位计的故障率，使其处于*佳运行状态。