摘要：液位開關(guān)在石油、化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，為各種儲(chǔ)罐、水池等液位高、低報(bào)警，聯(lián)鎖保護(hù)停泵等提供有效的檢測(cè)手段。根據(jù)不同工況選擇合適的液位開關(guān)，對(duì)于增強(qiáng)液位控制的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，減少后期運(yùn)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(cè)手段

1 概述

液位開關(guān)，顧名思義就是用來(lái)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(dòng)開關(guān)做接點(diǎn)輸出。當(dāng)水平面以上揚(yáng)線角度超過(guò)28°時(shí)，浮球液位開關(guān)內(nèi)部的鋼珠會(huì)滾動(dòng)壓到微動(dòng)開關(guān)或脫離微動(dòng)開關(guān)，使液位開關(guān)ON或OFF的接點(diǎn)信號(hào)輸出。其主要特點(diǎn)及選型注意事項(xiàng)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(jì)應(yīng)用較多 。

2）測(cè)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(dòng)作死區(qū)（回程差）和動(dòng)作狀態(tài)要求（液位上升時(shí)動(dòng)作或液位下降時(shí)動(dòng)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(jī)械動(dòng)作原理，故其具有使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)率低，安裝方便等特點(diǎn)，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(cè)量原理是：射頻導(dǎo)納是一種從電容式發(fā)展起來(lái)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(jí)。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(wú)線電波譜，所以射頻導(dǎo)納可以理解為用高頻無(wú)線電波測(cè)量導(dǎo)納。儀表工作時(shí)，傳感器與灌壁及被測(cè)介質(zhì)形成導(dǎo)納值，物位變化時(shí)，導(dǎo)納值相應(yīng)變化，電路單元將測(cè)量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)物位測(cè)量。其主要特點(diǎn)及選型注意事項(xiàng)如下：

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

2）黏稠性液體的位式測(cè)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(cè)量技術(shù)增加多樣化測(cè)量手段，除測(cè)量電容外，同時(shí)測(cè)量電阻和電感，對(duì)三者進(jìn)行綜合判斷輸出報(bào)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(shí)際使用中誤報(bào)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(guò)安裝在音叉基座上的一對(duì)壓電晶體使音叉在一定共振頻率下振動(dòng)。當(dāng)音叉液位開關(guān)的音叉與被測(cè)介質(zhì)相接觸時(shí)，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(lái)進(jìn)行檢測(cè)，處理并將之轉(zhuǎn)換為一個(gè)開關(guān)信號(hào)

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(dòng)、氣泡、振動(dòng)等原因?qū)е虏荒苁褂酶∏蛞何婚_關(guān)的場(chǎng)合均可使用音叉液位開關(guān)。由于音叉液位開關(guān)無(wú)活動(dòng)部件，因此無(wú)須維護(hù)和調(diào)整，是浮球液位開關(guān)的升級(jí)換代產(chǎn)品。其主要特點(diǎn)及選型注意事項(xiàng)如下：

1）黏稠性液體的位式測(cè)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(guò)改變固有振動(dòng)頻率實(shí)現(xiàn)液位報(bào)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(cè)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(diǎn)。

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(cè)量筒體上，實(shí)現(xiàn)對(duì)液體進(jìn)行定點(diǎn)液位測(cè)量和報(bào)警的裝置。液位開關(guān)在安裝時(shí)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(jiǎn)單、快速，使用時(shí)非常安全可靠，維修維護(hù)時(shí)不清罐、不動(dòng)火、不影響正常生產(chǎn)。

3.1磁浮子液位計(jì)外綁液位開關(guān)

磁浮子液位計(jì)又叫磁翻板液位計(jì)或磁翻柱液位計(jì)，是玻璃板、玻璃管液位計(jì)的升級(jí)換代產(chǎn)品。就地顯示無(wú)須電源，顯示部分和介質(zhì)完全隔離，不會(huì)因介質(zhì)污染顯示條而使觀測(cè)受到影響。同時(shí)又具有玻璃板液位計(jì)不具備的特點(diǎn)。如不會(huì)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(diǎn)位置，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。其主要特點(diǎn)及選型注意事項(xiàng)如下：

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

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

3）性價(jià)比高，高、低液位設(shè)定值可根據(jù)實(shí)際運(yùn)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(diǎn)信號(hào)，用于聯(lián)鎖控制;

5）當(dāng)磁浮子液位故障時(shí)，液位開關(guān)也同時(shí)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(cè)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(hào)，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(cè)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(diǎn)物位測(cè)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(duì)于有毒的、強(qiáng)腐蝕危險(xiǎn)品液體的檢測(cè)，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(shí)，具有極高可靠性，高穩(wěn)定性。其主要特點(diǎn)及選型注意事項(xiàng)如下：

1）對(duì)于腐蝕性、高黏性、有毒液體的位式測(cè)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(cè)量，不得用于真空容器。

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

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

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)今科技日新月異，儀表自動(dòng)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(huì)越來(lái)越多、越來(lái)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(diǎn)及適用場(chǎng)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(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊(cè).第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2020：114-143.

作者簡(jiǎn)介：

呂長(zhǎng)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(jì)工作。