工程經(jīng)理分享水準儀選擇的藝術(shù)

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

上海上自儀公司重點介紹工程師如何選擇水平儀以及選擇一種類型而不是另一種類型的具體原因。在開始這個話題之前，重要的是要強調(diào)沒有一種技術(shù)可以非常好地適用于所有情況。每種類型的水平儀都有優(yōu)點和缺點，可能在一種情況下工作得很好，而在另一種情況下則無法使用。

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

從哪兒開始？

要為特定應(yīng)用確定正確的技術(shù)，您必須了解以下內(nèi)容：

1.每種關(guān)卡技術(shù)實際上是如何工作的？如果您不了解該設(shè)備的工作原理，您將無法確定該設(shè)備是否可以在給定的應(yīng)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(nèi)容，但也有不太明顯的問題，例如：

設(shè)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度攪拌？

容器中的材料是什么，它會隨時間變化嗎？

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(shù)要求的準確度和重復(fù)性是多少？

4.船舶是否可以停運維修，有沒有辦法獨立驗證液位進行校準？

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

是否有現(xiàn)有的噴嘴，或者這是一個新的容器，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、長度、與容器壁的距離以及它下方可能存在的干擾。

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

乎不可能？

入口進料噴嘴和出口排放口在哪里？它們會影響測量嗎？

容器是否足夠小以適合稱重傳感器？

可以安裝內(nèi)部或外部消音井嗎？什么尺寸？外部消力井內(nèi)的液位是否指示容器液位？

如果沒有對這些問題的完整答案，工程師會發(fā)現(xiàn)很難選擇儀器，因為答案通常會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題，看看它們?nèi)绾慰焖傧S多水平儀器選項：

問題 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短列表：

電容——如果電導(dǎo)率低且可變，電容型電平器件可能會顯著漂移。

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)射器可能會漂移或根本不起作用。

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

壓差 (DP)/壓頭 - 如果材料的比重發(fā)生變化，大多數(shù) DP 測量值將顯著漂移。（補償可能會增加費用。）如果材料容易堵塞，隨著時間的推移，它會使 DP 測量變得毫無意義。

問題 3：所需的測量精度和可重復(fù)性會顯著影響液位儀的選擇。如果液位儀表用于貿(mào)易交接，那么非常大的準確性和可重復(fù)性至關(guān)重要。然而，在其他情況下，一到兩個百分點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采用額外的補償測量來提供更高的精度。在開始選擇過程之前，重要的是要了解測量必須有多精確。

問題 4：停止使用儀器的能力會從根本上影響儀器的選擇。如果儀器隨著時間的推移受到產(chǎn)品構(gòu)建的不利影響，則必須卸下儀器進行例行清潔以確?？煽窟\行。如果儀器無法拆卸維修，則應(yīng)考慮使用不同的技術(shù)。

了解設(shè)備的測量是否可以獨立驗證也很重要。安全完整性級別設(shè)備通常需要某種類型的例行校準來記錄設(shè)備運行正常。某些技術(shù)，例如 DP 變送器和稱重傳感器，天生就易于校準。其他必須在實際水平上進行校準，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。這些類型的儀器非常初更容易設(shè)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確定容器中的真實液位。

問題 5：容器本身的幾何形狀可能會消除幾種技術(shù)。除非可以安裝某種類型的靜止井，否則大型攪拌器葉片或內(nèi)部線圈可能會導(dǎo)致幾種技術(shù)無法使用?？赡軟]有可用的噴嘴來安裝 DP 發(fā)射器，或者儲罐頂部的噴嘴對于雷達設(shè)備來說可能不夠大。

顯然，這五個問題會顯著影響您選擇電平設(shè)備的選項——因此在考慮測量選項之前，請花時間充分了解應(yīng)用程序。水平技術(shù)審查以下部分廣泛回顧了與更常見的液位測量技術(shù)相關(guān)的問題和弱點。這些信息與前面問題的答案相結(jié)合，可幫助工程師為特定應(yīng)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(shè)備通常需要相當(dāng)清潔的服務(wù)，否則設(shè)備不能輕松上下移動。如果蒸汽空間中的聚合物堆積不會限制置換器的運動，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(shè)備都取決于材料密度。如果密度發(fā)生變化，浮子可能會升高或降低，如果比重太低，則可能根本不會浮起。置換器針對特定密度進行了校準，如果該密度發(fā)生變化，則讀數(shù)將不正確。

浮子通常比浮筒便宜。

DP – 起泡器：

起泡器是一種簡單的技術(shù)，可以在多種應(yīng)用中很好地工作。然而，連續(xù)蒸汽流對環(huán)境的影響可能會消除起泡器作為一種選擇。起泡器的性能會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(zhuǎn)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(dāng)今工業(yè)中非常常見的液位設(shè)備。但是，變送器假定材料的重力沒有變化（或者如果確實發(fā)生了變化，則安裝有一種測量該變化并對其進行補償?shù)姆椒ǎ?/span>

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

大隔膜價格昂貴，如果需要低側(cè)密封，價格會更高。

DP – 管道：

安裝使用靜態(tài)管道來感應(yīng)過程的 DP 變送器是另一種非常常見的液位設(shè)備。這里的主要問題是靜態(tài)管線的堵塞以及設(shè)備對容器中材料的重力和靜態(tài)管線中材料的重力的依賴性。（關(guān)閉鍋爐汽包上液位變送器靜態(tài)線路上的伴熱會導(dǎo)致讀數(shù)顯著漂移！）還要注意低壓側(cè)引壓線上的問題。截留的冷凝水甚至連續(xù)的氣體冷凝都會使零位偏移。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(nèi)的蒸汽來發(fā)射超聲波。當(dāng)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，液位讀數(shù)會受到影響。如果存在攪動、泡沫、煙霧或灰塵，信號也會減弱。如果存在或可能存在這些條件中的任何一個，則超聲波設(shè)備可能無法工作。此外，了解并了解設(shè)備的消隱距離。如果液位在傳感器的這個距離內(nèi)上升，變送器將突然從讀取高液位切換到讀取沒有液位。

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。雷達發(fā)射器確實需要它們測量的材料的非常小介電常數(shù)，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遇到傾斜的表面或過度的表面湍流。也許非常麻煩的問題是在非常低的水平上讀數(shù)不一致。在空/接近空的條件下獲得準確的讀數(shù)可能很困難。選擇雷達時有很多選擇——頻率、天線類型、引導(dǎo)式還是非接觸式——每個都有優(yōu)點和缺點。咨詢供應(yīng)商的專家通常是明智的，讓他們幫助您為您的應(yīng)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。還要注意進料管道的位置，因為進料會影響讀數(shù)。

近年來，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(wèi)生測試，但它們可以在其他液位變送器無法工作的地方工作。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。如果船只可以進入，輻射暴露可能是一個問題。

價格可能會因設(shè)備的配置而異。

稱重傳感器：

稱重傳感器是出色的水平儀，因為它們通常不受容器內(nèi)容物的化學(xué)成分的影響。然而，該設(shè)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，那么水平也會發(fā)生變化。并非所有容器都可以容納稱重傳感器，正確安裝稱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。注意（管道或容器本身的）熱增長和容器夾套內(nèi)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(shù)。

價格可能因儲罐配置和涉及的管道數(shù)量而異。

結(jié)論

成功的液位計設(shè)計始于對應(yīng)用程序以及可用液位測量技術(shù)的優(yōu)缺點的透徹了解。上海上自儀公司花時間全面研究應(yīng)用程序和可用的測量選項可以幫助您避免來自運營部門的憤怒電話！