一、靜壓測量原理
所有類型均基于液體靜壓力與液位高度的正比關(guān)系:P = ρ·g·H(P為液體靜壓,ρ為介質(zhì)密度,g為重力加速度,H為液位高度)。變送器通過檢測此壓力并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(如4–20mA)輸出。
投入式:探頭直接浸入液體,通過導(dǎo)氣電纜補(bǔ)償大氣壓,測量液柱靜壓。
側(cè)裝式:通過法蘭或毛細(xì)管隔離介質(zhì),將壓力傳遞至傳感器,避免傳感器接觸腐蝕性或粘稠介質(zhì)。
二、液位變送器的特點(diǎn)與差異
1. 靜壓式液位變送器
結(jié)構(gòu):擴(kuò)散硅/陶瓷電容傳感器,全密封不銹鋼殼體(IP68防護(hù))。
優(yōu)勢:
高精度(0.1%~0.5%FS),長期穩(wěn)定性≤0.1%FS/年。
耐腐蝕(316L不銹鋼膜片)、耐高溫(-40~85℃)。
適用場景:清水、污水、油類、輕度腐蝕性液體的敞口或密閉容器液位測量,如水庫、化工儲(chǔ)罐。
2. 投入式液位變送器
結(jié)構(gòu):探頭與變送器一體或分體,直接投入液體底部,導(dǎo)氣電纜平衡大氣壓。
優(yōu)勢:
安裝簡易(無需法蘭連接),抗振動(dòng)性強(qiáng),適合深井、地下水池。
防雷擊設(shè)計(jì)(部分型號帶三級防雷模塊)。
局限:不適用高粘度或易結(jié)晶介質(zhì)(可能堵塞探頭)。
典型應(yīng)用:水文監(jiān)測、石油儲(chǔ)罐、供水系統(tǒng)。
3. 側(cè)裝式液位變送器
結(jié)構(gòu):單/雙法蘭結(jié)構(gòu),通過毛細(xì)管填充硅油傳遞壓力,變送器側(cè)裝于容器壁。
分類:
單法蘭:適用于常壓或低壓容器,如食品飲料罐。
雙法蘭:高低壓法蘭分別連接容器上下部,測量差壓液位,適用高壓/高溫介質(zhì)(如反應(yīng)釜)。
優(yōu)勢:
隔離傳感器與介質(zhì),耐強(qiáng)腐蝕、高粘度(如泥漿、酸堿液)。
支持HART協(xié)議遠(yuǎn)程校準(zhǔn),維護(hù)成本低。
典型應(yīng)用:制藥反應(yīng)罐、石油化工管道、食品工業(yè)粘稠介質(zhì)。
三、關(guān)鍵性能參數(shù)對比
參數(shù) | 靜壓式 | 投入式 | 側(cè)裝式(雙法蘭) |
精度 | 0.1%~0.5%FS | 0.25%~0.5%FS | 0.1%~0.25%FS |
量程 | 0~200m | 0~200m | 0~100m(高溫型可達(dá)300℃) |
防護(hù)等級 | IP68 | IP68 | IP67 |
耐介質(zhì)特性 | 輕腐蝕液體 | 水、油、弱腐蝕液 | 強(qiáng)腐蝕、結(jié)晶、粘稠介質(zhì) |
響應(yīng)時(shí)間 | ≤5ms | ≤2ms | ≤0.2s(毛細(xì)管延遲) |
防爆等級 | Exia II CT4 | Exia II CT4 | Exd II CT6 |
四、應(yīng)用場景與選型指南
1. 場景適配建議
靜壓式/投入式: 清水池、污水處理廠(如市政供水)。石油儲(chǔ)罐(需防爆認(rèn)證)。
側(cè)裝式: 化工反應(yīng)器(強(qiáng)酸、堿介質(zhì))。食品制藥(需衛(wèi)生型法蘭,易清洗)。高粘度介質(zhì)(如紙漿、原油)。
2. 選型關(guān)鍵因素
介質(zhì)性質(zhì):腐蝕性→側(cè)裝式(哈氏合金/鉭膜片)。
粘稠/結(jié)晶→側(cè)裝雙法蘭(防堵塞)。
環(huán)境要求:
防爆場景→本安型(Exia)或隔爆型(Exd)。
高溫→側(cè)裝式(硅油毛細(xì)管耐300℃)。
安裝條件:
狹窄空間→投入式(直徑可小至Φ22mm)。
需避免介質(zhì)接觸→側(cè)裝式(法蘭隔離)。
五、安裝與維護(hù)要點(diǎn)
投入式:
探頭需沉入液底,遠(yuǎn)離出入口/攪拌器。
定期清潔膜片防止結(jié)垢(每6個(gè)月校準(zhǔn))。
側(cè)裝式:
法蘭安裝需平行于容器壁,毛細(xì)管避免彎折。
高溫環(huán)境需選高溫硅油填充液。
通用維護(hù):
檢查電纜密封性(防滲漏)。
智能型變送器可通過HART手操器遠(yuǎn)程診斷。
總結(jié)
靜壓式/投入式:經(jīng)濟(jì)型方案,適合普通液體液位測量,安裝便捷但抗介質(zhì)復(fù)雜性弱。
側(cè)裝式:解決高危工況(腐蝕、高溫、粘稠)的方案,維護(hù)成本高但可靠性好。
選型優(yōu)先級:先定介質(zhì)→再選類型(側(cè)裝>投入>靜壓)→最后匹配量程/防爆等級。實(shí)際應(yīng)用中,側(cè)裝雙法蘭變送器在化工領(lǐng)域占比超60%,成為高要求場景的選擇。