淺談液位開關(guān)的分類及選型

摘要：液位開關(guān)在石油、化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，為各種儲罐、水池等液位高、低報警，聯(lián)鎖保護(hù)停泵等提供有效的檢測手段。根據(jù)不同工況選擇合適的液位開關(guān)，對于增強液位控制的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，減少后期運維工作量大有裨益。

關(guān)鍵詞： 液位開關(guān);聯(lián)鎖保護(hù);檢測手段

1 概述

液位開關(guān)，顧名思義就是用來控制液位的開關(guān)。從形式上主要分為接觸式和非接觸式。接觸式液位開關(guān)中浮球式液位開關(guān)應(yīng)用最廣泛，此外還包括音叉液位開關(guān)、射頻導(dǎo)納液位開關(guān)等;非接觸式開關(guān)主要是外貼式超聲波液位開關(guān)。

2 接觸式液位開關(guān)

2.1浮球液位開關(guān)

浮球液位開關(guān)是利用微動開關(guān)做接點輸出。當(dāng)水平面以上揚線角度超過28°時，浮球液位開關(guān)內(nèi)部的鋼珠會滾動壓到微動開關(guān)或脫離微動開關(guān)，使液位開關(guān)ON或OFF的接點信號輸出。其主要特點及選型注意事項如下：

1）浮球液位開關(guān)分為頂裝式和側(cè)裝式，其中，側(cè)裝式選型設(shè)計應(yīng)用較多 。

2）測量黏稠液體介質(zhì)不宜選用浮球液位開關(guān)，以防掛料。

3）浮球液位開關(guān)在選型中應(yīng)注意插入深度、動作死區(qū)（回程差）和動作狀態(tài)要求（液位上升時動作或液位下降時動作）。所有液位開關(guān)均應(yīng)注意此條。

4）因側(cè)裝浮球液位開關(guān)采用基本的機械動作原理，故其具有使用壽命長，維護(hù)率低，安裝方便等特點，廣泛應(yīng)用于油氣生產(chǎn)設(shè)備上，但誤差偏大。

2.2射頻導(dǎo)納液位開關(guān)

射頻導(dǎo)納液位開關(guān)的測量原理是：射頻導(dǎo)納是一種從電容式發(fā)展起來的、防掛料、更可靠、更準(zhǔn)確、適用性更廣的新型物位控制技術(shù)，是電容式物位技術(shù)的升級。所謂射頻導(dǎo)納，導(dǎo)納的含義為電學(xué)中阻抗的倒數(shù)，它由電阻性成分、電容性成分、感性成分綜合而成，而射頻即高頻無線電波譜，所以射頻導(dǎo)納可以理解為用高頻無線電波測量導(dǎo)納。儀表工作時，傳感器與灌壁及被測介質(zhì)形成導(dǎo)納值，物位變化時，導(dǎo)納值相應(yīng)變化，電路單元將測量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號輸出，實現(xiàn)物位測量。其主要特點及選型注意事項如下：

1）腐蝕性液體、沉淀性液體的位式測量，宜選用射頻導(dǎo)納液位開關(guān)。

2）黏稠性液體的位式測量，可選用射頻導(dǎo)納式液位開關(guān)。

3）射頻導(dǎo)納液位開關(guān)相比電容測量技術(shù)增加多樣化測量手段，除測量電容外，同時測量電阻和電感，對三者進(jìn)行綜合判斷輸出報警。

4）射頻導(dǎo)納液位開關(guān)在油氣生產(chǎn)中應(yīng)用較多，但實際使用中誤報率較高，市面產(chǎn)品中貼牌較多。

2.3音叉液位開關(guān)

音叉液位開關(guān)的工作原理是通過安裝在音叉基座上的一對壓電晶體使音叉在一定共振頻率下振動。當(dāng)音叉液位開關(guān)的音叉與被測介質(zhì)相接觸時，音叉的頻率和振幅將改變，音叉液位開關(guān)的這些變化由智能電路來進(jìn)行檢測，處理并將之轉(zhuǎn)換為一個開關(guān)信號

音叉式液位開關(guān)又被稱作“電氣浮子”凡使用浮球液位開關(guān)和由于結(jié)構(gòu)、湍流、攪動、氣泡、振動等原因?qū)е虏荒苁褂酶∏蛞何婚_關(guān)的場合均可使用音叉液位開關(guān)。由于音叉液位開關(guān)無活動部件，因此無須維護(hù)和調(diào)整，是浮球液位開關(guān)的升級換代產(chǎn)品。其主要特點及選型注意事項如下：

1）黏稠性液體的位式測量，不宜選用音叉液位開關(guān)。

2）音叉液位開關(guān)分為頂裝式和側(cè)裝式。

3） 因音叉液位開關(guān)通過改變固有振動頻率實現(xiàn)液位報警，故其可應(yīng)用設(shè)備比其他液位開關(guān)多一些，如內(nèi)（外）浮頂罐等。

4）音叉液位開關(guān)測量精度較高，可達(dá)±1mm。

5）音叉液位開關(guān)具有安裝較方便，維護(hù)（修）率較低，使用壽命高等特點。

3 非接觸式液位開關(guān)

非接觸式液位開關(guān)是一種安裝在密閉罐體外壁或測量筒體上，實現(xiàn)對液體進(jìn)行定點液位測量和報警的裝置。液位開關(guān)在安裝時不需要在罐壁上開孔，儀表既不接觸容器內(nèi)的液態(tài)介質(zhì)，也不接觸容器內(nèi)的氣態(tài)介質(zhì)。因此安裝簡單、快速，使用時非常安全可靠，維修維護(hù)時不清罐、不動火、不影響正常生產(chǎn)。

3.1磁浮子液位計外綁液位開關(guān)

磁浮子液位計又叫磁翻板液位計或磁翻柱液位計，是玻璃板、玻璃管液位計的升級換代產(chǎn)品。就地顯示無須電源，顯示部分和介質(zhì)完全隔離，不會因介質(zhì)污染顯示條而使觀測受到影響。同時又具有玻璃板液位計不具備的特點。如不會擔(dān)心因溫度或壓力產(chǎn)生破裂，可捆綁磁性開關(guān)，并且可根據(jù)用戶需要調(diào)節(jié)開關(guān)點位置，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。其主要特點及選型注意事項如下：

1）液位開關(guān)捆綁在磁浮子液位計上，不需在設(shè)備上在開測量口;

2）可安裝在側(cè)裝、頂裝磁浮子液位計，滿足各類儲罐和地下水池的液位控制;

3）性價比高，高、低液位設(shè)定值可根據(jù)實際運行，靈活調(diào)整;

4）在沒有控制系統(tǒng)或二次表的情況下，能直接輸出觸點信號，用于聯(lián)鎖控制;

5）當(dāng)磁浮子液位故障時，液位開關(guān)也同時失效;

3.2外貼式超聲波液位開關(guān)

目前應(yīng)用較多的非接觸式液位開關(guān)為外貼式超聲波開關(guān)。外貼式超聲波液位開關(guān)采用超聲波檢測技術(shù)，解決了傳統(tǒng)的液位開關(guān)的不足，不受液體表面的泡沫、水汽的影響。側(cè)貼式超聲波液位開關(guān)利用超聲波在管壁介質(zhì)中的余震信號，大幅度提高了穩(wěn)定性和穿透性，可適用于多種材料的容器，包括：合金鋼、不銹鋼、塑料、玻璃及各種合成材料。

外貼非接觸式超聲波液位開關(guān)提供了容器尤其是高壓、腐蝕、密閉容器物位測量的解決方案，將探頭緊貼于容器外側(cè)壁，不需要打孔，即可完成單點物位測量，這種技術(shù)不受介質(zhì)壓力、溫度、泡沫、氣體、反射系數(shù)等因素的影響，所以適用于醫(yī)藥，石油，化工，電力，食品等行業(yè)的各類液體液位工程控制，對于有毒的、強腐蝕危險品液體的檢測，該產(chǎn)品更是理想的選擇，可滿足多種應(yīng)用需求和適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。同時，具有極高可靠性，高穩(wěn)定性。其主要特點及選型注意事項如下：

1）對于腐蝕性、高黏性、有毒液體的位式測量，宜選用超聲波液位開關(guān)。

2）超聲波式液位開關(guān)應(yīng)用于可反射和傳播聲波的容器位式測量，不得用于真空容器。

3）對于內(nèi)部有影響聲披傳播障礙物的儲罐，不宜選用超聲波液位開關(guān)。

4）對于被測介質(zhì)易冷凝并有礙液位開關(guān)正常工作的場所不宜采用超聲波液位開關(guān)。

4 結(jié)束語

當(dāng)今科技日新月異，儀表自動化行業(yè)新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮。液位控制方面的解決方案會越來越多、越來越優(yōu)，為了能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定的控制液位、聯(lián)鎖保護(hù)，熟悉各種液位開關(guān)的特點及適用場合是必要的。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃步余，范宗海，馬睿.石油化工自動控制設(shè)計手冊.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2020：114-143.

作者簡介：

呂長達(dá)（1985-），男，遼寧葫蘆島 漢族 大學(xué)本科 工程師，中油遼河工程有限公司從事自控儀表設(shè)計工作。