工程經(jīng)理分享水準儀選擇的藝術(shù)

Donald Gillum寫(xiě)了一篇關(guān)于液位測量的優(yōu)秀博客。在那篇文章中，Gillum 討論了當今工業(yè)界使用的各種類(lèi)型的液位計，并描述了它們的工作原理以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

上海上自?xún)x公司重點(diǎn)介紹工程師如何選擇水平儀以及選擇一種類(lèi)型而不是另一種類(lèi)型的具體原因。在開(kāi)始這個(gè)話(huà)題之前，重要的是要強調沒(méi)有一種技術(shù)可以非常好地適用于所有情況。每種類(lèi)型的水平儀都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，可能在一種情況下工作得很好，而在另一種情況下則無(wú)法使用。

此外，儀器供應商正在不斷改進(jìn)他們的設備，以克服他們特定級別的設備的弱點(diǎn)。因此，一個(gè)品牌的儀器有可能克服或彌補通常困擾競爭產(chǎn)品的問(wèn)題。但是，在嘗試可能有問(wèn)題的特定設備之前，請考慮從供應商處獲得保證該設備的協(xié)議，并在其未能按承諾運行時(shí)允許全額退款。退款不包括安裝和更換的費用，但供應商將有強烈的動(dòng)機確保設備成功。

從哪兒開(kāi)始？

要為特定應用確定正確的技術(shù)，您必須了解以下內容：

1.每種關(guān)卡技術(shù)實(shí)際上是如何工作的？如果您不了解該設備的工作原理，您將無(wú)法確定該設備是否可以在給定的應用程序中運行。

2.儀器必須在什么條件下工作？ 有明顯的條件，例如溫度、壓力和容器的一般內容，但也有不太明顯的問(wèn)題，例如：

設備可能看到的非常低/非常高溫度和/或壓力是多少，這些溫度/壓力是否隨時(shí)間變化？

是否存在可能影響儀器的異常情況、滅菌或特殊化學(xué)清潔程序？

是否存在灰塵、煙霧或重蒸汽？

是否有泡沫或容器過(guò)度攪拌？

容器中的材料是什么，它會(huì )隨時(shí)間變化嗎？

比重、電氣特性或材料稠度是否有變化？

材料是否傾向于粘附、堵塞、覆蓋或堆積？

儀器是否會(huì )成為產(chǎn)品的污染源（隔膜泄漏或細菌可能隱藏在裂縫和縫隙中）？

3.液位讀數要求的準確度和重復性是多少？

4.船舶是否可以停運維修，有沒(méi)有辦法獨立驗證液位進(jìn)行校準？

5.船只本身的細節是什么？相關(guān)管道的容器幾何形狀和布局通常會(huì )影響儀器的選擇。您需要回答以下問(wèn)題：

是否有現有的噴嘴，或者這是一個(gè)新的容器，并且噴嘴的位置和尺寸可以適合特定的儀器？

如果噴嘴存在，您需要知道它的大小、長(cháng)度、與容器壁的距離以及它下方可能存在的干擾。

容器內部是什么樣子的？是否有內部擋板、線(xiàn)圈、熱電偶、攪拌器等會(huì )產(chǎn)生干擾或使垂直探頭的安裝幾

乎不可能？

入口進(jìn)料噴嘴和出口排放口在哪里？它們會(huì )影響測量嗎？

容器是否足夠小以適合稱(chēng)重傳感器？

可以安裝內部或外部消音井嗎？什么尺寸？外部消力井內的液位是否指示容器液位？

如果沒(méi)有對這些問(wèn)題的完整答案，工程師會(huì )發(fā)現很難選擇儀器，因為答案通常會(huì )決定哪些儀器可以工作，哪些不能。讓我們重新考慮這些相同的問(wèn)題，看看它們如何快速消除許多水平儀器選項：

問(wèn)題 1 和 2：有許多“表演障礙”可以消除特定級別的技術(shù)。以下是其中一些的簡(jiǎn)短列表：

電容——如果電導率低且可變，電容型電平器件可能會(huì )顯著(zhù)漂移。

超聲波——如果材料有泡沫、濃煙或大量灰塵，或者蒸汽空間中的溫度、壓力或材料發(fā)生變化，超聲波發(fā)射器可能會(huì )漂移或根本不起作用。

雷達——如果介電常數太低，雷達液位計可能無(wú)法工作。此外，一些船舶幾何形狀可以消除不同類(lèi)型的雷達設備。

壓差 (DP)/壓頭 - 如果材料的比重發(fā)生變化，大多數 DP 測量值將顯著(zhù)漂移。（補償可能會(huì )增加費用。）如果材料容易堵塞，隨著(zhù)時(shí)間的推移，它會(huì )使 DP 測量變得毫無(wú)意義。

問(wèn)題 3：所需的測量精度和可重復性會(huì )顯著(zhù)影響液位儀的選擇。如果液位儀表用于貿易交接，那么非常大的準確性和可重復性至關(guān)重要。然而，在其他情況下，一到兩個(gè)百分點(diǎn)的準確度是完全可以接受的。一些電平技術(shù)具有極高的精度，而另一些則可以通過(guò)采用額外的補償測量來(lái)提供更高的精度。在開(kāi)始選擇過(guò)程之前，重要的是要了解測量必須有多精確。

問(wèn)題 4：停止使用儀器的能力會(huì )從根本上影響儀器的選擇。如果儀器隨著(zhù)時(shí)間的推移受到產(chǎn)品構建的不利影響，則必須卸下儀器進(jìn)行例行清潔以確?？煽窟\行。如果儀器無(wú)法拆卸維修，則應考慮使用不同的技術(shù)。

了解設備的測量是否可以獨立驗證也很重要。安全完整性級別設備通常需要某種類(lèi)型的例行校準來(lái)記錄設備運行正常。某些技術(shù)，例如 DP 變送器和稱(chēng)重傳感器，天生就易于校準。其他必須在實(shí)際水平上進(jìn)行校準，例如電容或核技術(shù)。還有其他技術(shù)，例如雷達液位計或超聲波液位計，通常不需要校準。這些類(lèi)型的儀器非常初更容易設置。然而，一旦它們投入使用，就很難驗證它們的操作，除非有另一種方法來(lái)確定容器中的真實(shí)液位。

問(wèn)題 5：容器本身的幾何形狀可能會(huì )消除幾種技術(shù)。除非可以安裝某種類(lèi)型的靜止井，否則大型攪拌器葉片或內部線(xiàn)圈可能會(huì )導致幾種技術(shù)無(wú)法使用?？赡軟](méi)有可用的噴嘴來(lái)安裝 DP 發(fā)射器，或者儲罐頂部的噴嘴對于雷達設備來(lái)說(shuō)可能不夠大。

顯然，這五個(gè)問(wèn)題會(huì )顯著(zhù)影響您選擇電平設備的選項——因此在考慮測量選項之前，請花時(shí)間充分了解應用程序。水平技術(shù)審查以下部分廣泛回顧了與更常見(jiàn)的液位測量技術(shù)相關(guān)的問(wèn)題和弱點(diǎn)。這些信息與前面問(wèn)題的答案相結合，可幫助工程師為特定應用選擇非常佳電平儀器。還提供了相對成本信息。

浮子/浮子：

浮子式設備通常需要相當清潔的服務(wù)，否則設備不能輕松上下移動(dòng)。如果蒸汽空間中的聚合物堆積不會(huì )限制置換器的運動(dòng)，則置換器可以安裝在更臟的服務(wù)中。在任何一種情況下，設備都取決于材料密度。如果密度發(fā)生變化，浮子可能會(huì )升高或降低，如果比重太低，則可能根本不會(huì )浮起。置換器針對特定密度進(jìn)行了校準，如果該密度發(fā)生變化，則讀數將不正確。

浮子通常比浮筒便宜。

DP – 起泡器：

起泡器是一種簡(jiǎn)單的技術(shù)，可以在多種應用中很好地工作。然而，連續蒸汽流對環(huán)境的影響可能會(huì )消除起泡器作為一種選擇。起泡器的性能會(huì )受到起泡器管的堵塞、管道中的壓降、管道泄漏以及液體比重的稠度的影響。費用：$$。安裝和轉子流量計使此選項的成本高于 DP 管。

DP – 墊型：

墊型DP變送器是當今工業(yè)中非常常見(jiàn)的液位設備。但是，變送器假定材料的重力沒(méi)有變化（或者如果確實(shí)發(fā)生了變化，則安裝有一種測量該變化并對其進(jìn)行補償的方法）。

許多問(wèn)題都會(huì )影響 pad-type DP 的性能。真空、低溫和高溫會(huì )導致許多密封隔膜無(wú)法操作或響應非常緩慢。此外，可變的過(guò)程或蒸汽空間溫度會(huì )導致液位讀數漂移。遠程液位密封件也會(huì )受到環(huán)境溫度變化的影響。

大隔膜價(jià)格昂貴，如果需要低側密封，價(jià)格會(huì )更高。

DP – 管道：

安裝使用靜態(tài)管道來(lái)感應過(guò)程的 DP 變送器是另一種非常常見(jiàn)的液位設備。這里的主要問(wèn)題是靜態(tài)管線(xiàn)的堵塞以及設備對容器中材料的重力和靜態(tài)管線(xiàn)中材料的重力的依賴(lài)性。（關(guān)閉鍋爐汽包上液位變送器靜態(tài)線(xiàn)路上的伴熱會(huì )導致讀數顯著(zhù)漂移?。┻€要注意低壓側引壓線(xiàn)上的問(wèn)題。截留的冷凝水甚至連續的氣體冷凝都會(huì )使零位偏移。這是非常便宜的級別選項之一。

超聲波發(fā)射器：

超聲波發(fā)射器依靠容器內的蒸汽來(lái)發(fā)射超聲波。當這些蒸汽特性由于壓力、溫度或成分的變化而發(fā)生變化時(shí)，液位讀數會(huì )受到影響。如果存在攪動(dòng)、泡沫、煙霧或灰塵，信號也會(huì )減弱。如果存在或可能存在這些條件中的任何一個(gè)，則超聲波設備可能無(wú)法工作。此外，了解并了解設備的消隱距離。如果液位在傳感器的這個(gè)距離內上升，變送器將突然從讀取高液位切換到讀取沒(méi)有液位。

雷達發(fā)射器：

與超聲波發(fā)射器不同，雷達單元通常不受蒸汽空間成分的影響，除非溫度或壓力大幅波動(dòng)。雷達發(fā)射器確實(shí)需要它們測量的材料的非常小介電常數，并且它們可能對容器幾何形狀敏感。此外，非接觸式雷達可能會(huì )遇到傾斜的表面或過(guò)度的表面湍流。也許非常麻煩的問(wèn)題是在非常低的水平上讀數不一致。在空/接近空的條件下獲得準確的讀數可能很困難。選擇雷達時(shí)有很多選擇——頻率、天線(xiàn)類(lèi)型、引導式還是非接觸式——每個(gè)都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。咨詢(xún)供應商的專(zhuān)家通常是明智的，讓他們幫助您為您的應用選擇非常佳選項。確保他們有準確的容器圖紙和對工藝條件的充分了解。還要注意進(jìn)料管道的位置，因為進(jìn)料會(huì )影響讀數。

近年來(lái)，雷達成本大幅下降。

核液位：

核液位變送器通常更昂貴，需要特殊許可和衛生測試，但它們可以在其他液位變送器無(wú)法工作的地方工作。它們“透視”容器壁的能力使它們不受極端工藝條件（例如溫度、壓力、堵塞）的影響。如果船只可以進(jìn)入，輻射暴露可能是一個(gè)問(wèn)題。

價(jià)格可能會(huì )因設備的配置而異。

稱(chēng)重傳感器：

稱(chēng)重傳感器是出色的水平儀，因為它們通常不受容器內容物的化學(xué)成分的影響。然而，該設備測量的是質(zhì)量，而不是水平，因此如果材料的重力發(fā)生變化，那么水平也會(huì )發(fā)生變化。并非所有容器都可以容納稱(chēng)重傳感器，正確安裝稱(chēng)重傳感器對于成功至關(guān)重要。任何連接的管道都必須有撓性接頭，并且不能干擾容器的正常運動(dòng)。注意（管道或容器本身的）熱增長(cháng)和容器夾套內容物（蒸汽/水/鹽水）引起的重量變化。還要注意操作員站立或靠在容器上并更改重量讀數。

價(jià)格可能因儲罐配置和涉及的管道數量而異。

結論

成功的液位計設計始于對應用程序以及可用液位測量技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)的透徹了解。上海上自?xún)x公司花時(shí)間全面研究應用程序和可用的測量選項可以幫助您避免來(lái)自運營(yíng)部門(mén)的憤怒電話(huà)！