一、导言

纵观工业仪器的整个发展过程，每一项新的测量技术都是为了解决工业过程测量中的一些难题而开发的，在提高工业测量技术水平的同时，也带来了相应的经济效益。

作为一名从事仪器设计多年的设计师，他参与了许多罐区的设计，并接触过许多液位仪器，如压差液位变送器。有必要从技术发展的角度谈谈我对液位测量仪表选择的看法。从罐区液位仪表的设计出发，探讨了罐区仪表的发展方向，并对几种常用的液位测量仪表进行了比较。

在20世纪70年代和80年代，为了解决人工测量的困难和麻烦，罐区液位测量几乎总是使用钢带液位计。它由机械传动和光电采样组成。通过钢带的拉伸，浮子可以不断达到新的力平衡来读取编码带(编码盘)，从而获得液位的高度。这种液位测量方法误差大，读码错误严重，仪器维护量大，长时间使用容易造成检测仪器故障，输出信号是编码信号，不能直接进入计算机，限制了罐区管理自动化水平的提高和发展。随着科学技术的发展，这种液位计已经逐渐被新型智能仪器所取代。现在我们来谈谈一些广泛应用于油罐液位测量的智能仪表。

第二，单法兰液位变送器,压差液位变送器

作为测量仪器，单法兰液位变送器和差压液位变送器已经在常规罐区设计中得到很好的应用。单法兰液位变送器用于测量常压储罐，而差压液位变送器用于测量加压储罐。

根据流体静力学原理，无论是开放式容器还是封闭式容器，容器中同一液面上的压力在任何地方都是相等的。不同液位上的压力与液面(即液面)的垂直距离成正比。离液面越远，压力越大，反之亦然，压力越小。

当液位降至液位(=)时，液位的压力с等于储罐中的气体压力с。当时，с=ρ+с

式中с-液位和液层压力；

-液位和液位之间的垂直距离；

ρ-液体介质的密度；

油箱里气体的压力。

液体介质的密度是一个相对稳定的参数。储罐中的液位和储罐中的气体压力с是生产过程中的变量。为了获得仅与液位变化相关的压力с，必须消除с变化对с的影响。

差压法测量液位时，高压室(+)与液位相连，低压室(-)与罐顶气体相连，变送器高压室和低压室之间的隔膜因两个不同方向的推力而变形，变形程度与“+”和“-”压力室之间的压差有关，如下所示:δ=-=ρ+ρ+8-ρ+8 =ρ+ρ-ρ。

此时，容器中的液位高度和压差δ是一度的函数。当= δ = ρ-ρ存在时。因此，在实际使用中，用差压法测量液位时也应考虑零点漂移。零点漂移主要是由于容器中气体成分的环境温度下作用在“+”和“-”压力室上的液柱的静压造成的。对于零位迁移，可以在安装过程中安装平衡容器。当=和δ时，执行零正迁移；当δ时，执行零负转移。迁移量为δ = ρ-ρ。零移位后，必须确保当没有测量信号加到负压侧时，变送器输出为:当全量程信号加到负压侧时，变送器输出为。这在安装过程中尤为重要，因为它直接影响到未来储罐的测量精度。

单法兰液位变送器和差压变送器是基于该测量原理开发的液位测量仪器。

在上海炼油厂万吨年汽柴油加氢项目的罐区设计中，我使用了两家公司的型号单法兰液位变送器，由于其测量的油介质是单汽油和单柴油，处于常温常压下，目前使用状况良好，没有任何问题。如果待测介质具有腐蚀性、粘性且易于结晶，可考虑双法兰压差液位变送器的情况。双法兰压差液位变送器由于隔膜直接作用于取压侧，不需要零点迁移，但安装位置受毛细管长度限制，毛细管中的隔离液容易受环境温度影响，从而影响测量精度。

单法兰差压液位变送器液位测量的优点是安装相对简单，维护容易，运行可靠。缺点是介质密度容易受到环境变化的影响，从而影响测量精度，因此不适用于大型储罐和球罐。它在中小型储罐的液位测量中具有优异的性能。

三、磁致伸缩液位计

磁致伸缩液位计是一种相对新型的液位测量仪器。它具有很高的精度，测量误差不超过10% .它由两部分组成:一根外套有浮子(内有磁性元件)的测量杆；位于测量杆上端的电子传感器。在测量过程中，液位计头部的电子元件产生一个小电流“询问”脉冲，同时产生一个磁场，沿着波导管中的感应线向下流动。液位计管外有一个浮子，随着液位的变化，浮子沿侧杆上下移动。当一组永磁体布置在浮子中时，浮子产生磁场。当当前磁场遇到浮动磁场时，产生一个称为“导波失真”的脉冲，从询问脉冲开始到电子元件检测到返回脉冲的周期相对于液位改变位置。在上海炼油厂小梁山液化石油气球罐区，考虑到工艺精度的要求和介质的特殊性，将其作为液位的测量手段。自从使用以来，它一直状况良好。该液位计具有测量精度高的优点，适用于有毒、易燃、易爆场所。缺点是对介质的温度、压力和粘度有一定的要求。目前，它已在液化气储罐的计量中得到很好的应用。

四、雷达液位计

当雷达液位计第一次被引入市场时，由于价格高，它没有被每个人所认可。但是随着人们对它认识的加深和自身价格的下调，它受到了越来越多客户的青睐。

用雷达仪器测量油罐液位有以下优点:

发射和接收天线不与介质接触；高频电磁波信号易于远距离传输，可大范围测量的雷达不受液面以上空间气相条件变化的影响，可用于测量。

雷达通过发射和接收高频电磁能量来测量液位，并计算电磁波到达液位表面并反射回接收天线的时间。它可以在没有空气(真空)或有蒸发介质的情况下传播，气体的波动不影响电磁波的传播速度。目前，雷达液位计有三种类型:常规空间传播交流/DC动力雷达液位计、新型空间传播回路动力雷达液位计(双线制)和导波雷达液位计。

在正常工作条件下，交流/DC电源和双线雷达液位计都能准确获得测量值。但是，在特殊情况下，如被测介质介电常数小、液位波动和起泡、障碍物等，需要导波雷达液位计。它的基本原理与雷达液位计相同，但稍有不同的是，它利用波导在气体和液体中的不同电导率产生一个液位来发射原始脉冲，同时在探头顶部有一个预设阻抗，从而产生一个可靠的基本脉冲，称为基线反射脉冲。导波雷达液位计检测液位反射的原始脉冲，并将其与同时产生的基线反射脉冲进行比较，以计算介质的液位高度。此外，如果界面下液面的介电常数比界面上液体的介电常数高得多，则可以利用高导电介质和低导电介质之间反射波强度的差异来测量两种液体之间的界面。目前，双线雷达液位计的价格几乎与平均值液位变送器相同。

随着雷达液位计测量技术越来越成熟，对应各种工况的产品系列也越来越齐全。目前，雷达液位计在各种工况下的应用越来越多，在国内罐区液位测量中具有前所未有的优势和性能。

作为仪表设计师，在选择液位仪表时，应根据不同的介质条件、使用要求和合理的性价比来选择仪表。尽可能使所选仪器产品性能更可靠、使用寿命更长、精度更高、成本更低、维护更少、应用范围更广。