低溫介質(zhì)液位測量技術(shù)

一、傳統(tǒng)低溫介質(zhì)液位測量方法概述

1、浮子式液位計(jì)

于在小型立式低溫容器上使用，如杜瓦瓶和迷你罐。該型液位計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但測量精度太差，且容易失效，需要頻繁更換。

2、伺服式或雷達(dá)式液位計(jì)

只在常壓環(huán)境下的大型儲槽上使用。該類型液位計(jì)測量準(zhǔn)確，還能測出不同高度方向的密度。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)太高，適合高價(jià)值的儲槽。

3、電容式液位計(jì)

目前僅在LNG車用瓶上使用，有在其他低溫容器上使用的潛力。該種原理的液位計(jì)適合在臥式容器中使用，準(zhǔn)確度比差壓型液位計(jì)高，但仍然受到介質(zhì)組分變化和溫度變化的影響。

4、差壓型液位計(jì)

這是一種得到低溫行業(yè)廣泛使用的液位計(jì)，其原理是通過測量氣相和液相的微小靜壓差并轉(zhuǎn)化為液位高度的一種方法。顯然，該原理測量的度受介質(zhì)組分變化和溫度變化的影響，穩(wěn)定工作的前提條件是壓力穩(wěn)定和液面平靜。在罐體補(bǔ)液作業(yè)和卸液作業(yè)時(shí)或罐體晃動(dòng)的情況下，差壓型液位計(jì)則不能正常工作，有時(shí)還可能會(huì)損壞差壓液位計(jì)的傳感器和微壓力表。假液位、冰堵、泄漏是差壓液位計(jì)不可避免的麻煩事。

5、質(zhì)量型液位計(jì)

是近兩年剛剛出現(xiàn)的一種新產(chǎn)品，它克服了上述四種液位計(jì)的缺點(diǎn)，可廣泛使用在各種低溫介質(zhì)的各類容器上。以下內(nèi)容就是對這種液位計(jì)的介紹。

二、什么是質(zhì)量型液位計(jì)?

質(zhì)量型液位計(jì)是由DeleeTech(北京鼎力華業(yè)測控儀表公司)創(chuàng)新研發(fā)的一種低溫介質(zhì)測量儀表，可直接準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)測量并顯示罐內(nèi)低溫介質(zhì)的質(zhì)量(也可顯示質(zhì)量百分比)，測量結(jié)果不受介質(zhì)組分變化和溫度變化的影響。該液位計(jì)由質(zhì)量型傳感器、同軸電纜、電極引出器、鎧裝電纜、帶液晶顯示屏的變送器等部件組成。

三、質(zhì)量型液位計(jì)的性能特點(diǎn)

1.測量準(zhǔn)確度遠(yuǎn)高于差壓型液位計(jì)，方便進(jìn)、銷、存的業(yè)務(wù)管理，可作為配送和結(jié)算的參考;

2.容易實(shí)現(xiàn)電信號傳輸，有直接輸出接口，無需另行安裝變送器;

3.穩(wěn)定性好。不受組分和溫度變化的影響，且在液面波動(dòng)及壓力波動(dòng)的情況下仍能實(shí)時(shí)顯示液位;

4.使用中不需要做任何操作，不存在誤操作而損壞儀表的風(fēng)險(xiǎn)，滿足實(shí)時(shí)測量的要求。而差壓型液位計(jì)在使用中需要正確操作，如操作不是按照“先開平衡閥，后開氣相管(低壓側(cè))、液相管(高壓側(cè))閥門，再關(guān)閉平衡閥，等待儀表數(shù)據(jù)穩(wěn)定后讀取”的操作次序，就會(huì)有損壞儀表的風(fēng)險(xiǎn)或等待很長時(shí)間才能讀取數(shù)據(jù)的麻煩。

5.可靠性比較高。沒有類似差壓液位計(jì)上的波紋管、膜片、彈簧、連桿機(jī)構(gòu)及波登管等薄弱可動(dòng)元件，因此質(zhì)量型液位計(jì)耐震動(dòng)、使用壽命長，尤其適合在罐車、集裝箱、杜瓦瓶等移動(dòng)容器上使用。

6.質(zhì)量型液位計(jì)沒有引壓管，因此不會(huì)出現(xiàn)虛假液位。差壓液位計(jì)需要?dú)庀嗪鸵合嘁龎汗埽捎眠@種間接測量原理決定了在補(bǔ)液和用液的循環(huán)中，會(huì)產(chǎn)生虛假液位，干擾操作人員正確讀取液位數(shù)據(jù)。

7.不會(huì)出現(xiàn)冰堵或泄漏等失效風(fēng)險(xiǎn)。質(zhì)量型液位計(jì)沒有氣相和液相引壓管，也沒有針閥和截止閥，因此沒有冰堵或泄漏等失效風(fēng)險(xiǎn)。而差壓液位計(jì)的氣相和液相引壓管直徑非常小，還有多個(gè)針閥和截止閥與之相配合，它們之間都有連接口，容易產(chǎn)生冰堵或泄漏從而導(dǎo)致差壓液位計(jì)失效等問題。

8.大屏寬溫液晶設(shè)計(jì)，IP67防水結(jié)構(gòu)，無按鍵技術(shù)，滿足全天候戶外環(huán)境使用條件。

9.抗干擾電路，本安防爆設(shè)計(jì)，帶隔爆表殼，適用復(fù)雜電磁環(huán)境和防爆環(huán)境。

四、質(zhì)量型液位計(jì)的測量度

通過與磅秤進(jìn)行對比試驗(yàn)，測量精度在0.2%fs～2.0%fs。

在15%～液位范圍內(nèi)，測量精度不低于0.5%fs。

以195L的杜瓦瓶為例，經(jīng)多家企業(yè)稱重對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在液氮充裝至滿瓶的6次測試對比中，其大誤差值不超過1.5kg。

五、質(zhì)量型液位計(jì)有哪些功能

◎可直接就地顯示罐內(nèi)質(zhì)量或質(zhì)量百分比;

◎可自帶電源持續(xù)工作2～3年;

◎可提供設(shè)備的位置信息，運(yùn)行軌跡;

◎可有線輸出4～20mA的信號或485信號，能無線輸出GPRS信號;

◎可就地調(diào)校或遠(yuǎn)程調(diào)校;

◎可自行診斷故障;

◎可設(shè)置高低液位報(bào)警限制;

◎測量介質(zhì)可變更;

◎可實(shí)現(xiàn)雙向通訊。

六、質(zhì)量型液位計(jì)適用的介質(zhì)和設(shè)備種類

七、質(zhì)量型液位計(jì)的工作原理

采用新型的射頻阻抗電路及矢量測量方法，工作原理如下圖：

上圖中，虛部映與液位相關(guān)的電容參數(shù)，實(shí)部反映與介質(zhì)溫度相關(guān)的電導(dǎo)參數(shù)，通過發(fā)射高頻信號并接受回波，再由嵌入式微處理器把多個(gè)參量進(jìn)行運(yùn)算后，得到不依賴溫度的變化而變化的溫度的補(bǔ)償系數(shù)和不隨介質(zhì)組分變化而變化的介質(zhì)組分補(bǔ)償系數(shù)，終合成得到罐內(nèi)準(zhǔn)確的質(zhì)量數(shù)值，并在此原理的基礎(chǔ)上開發(fā)了質(zhì)量型液位計(jì)。數(shù)字顯示屏可以直接顯示儲罐內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量(或容積百分比或質(zhì)量百分比)。該技術(shù)已經(jīng)在2014年的LNG船用罐中應(yīng)用。測量精度不受液面波動(dòng)的影響，不受介質(zhì)組分變化的影響，不受介質(zhì)溫度變化的影響。

八、質(zhì)量型液位計(jì)如何安裝?

在低溫容器制造時(shí)，質(zhì)量型液位計(jì)由設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)安裝、調(diào)試后出廠，用戶不需要再做任何安裝或調(diào)試工作。在設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的安裝示意圖如下：

1.杜瓦瓶、迷你罐用質(zhì)量型液位計(jì)的安裝

2.臥式、立式儲罐、罐箱用質(zhì)量型液位計(jì)的安裝