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1、摘要：本文通过对常见的10种液位开关原理和优缺点的介绍，让用户在使用和选择上有更明确的方向。液位开关，顾名思义，就是用来控制液位的开关。从形式上主要分为接触式和非接触式。非接触式的如电容式液位开关,接触式的例如:浮球式液位开关、电极式液位开关、电子式液位开关。电容式液位开关也可以采用接触式方法实现。液位开关种类及原理1浮球液位开关浮球液位开关结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球（简称浮球）在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，产生开关信号。2音叉液位开关音叉液位开关的工作原理是通过安装在基座上的一对压电晶体使
2、音叉在一定共振频率下振动。当音叉液位开关的音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅将改变，音叉液位开关的这些变化由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关信号，达到液位报警或控制的目的。为了让音叉伸到罐内，通常使用法兰或者带螺纹的工艺接头将音叉开关安装到罐体的侧面或者顶部。3电容式液位开关电容式液位开关的测量原理是：固体物料的物位高低变化导致探头被覆盖区域大小发生变化，从而导致电容值发生变化。探头与罐壁（导电材料制成）构成一个电容。探头处于空气中时，测量到的是一个小数值的初始电容值。当罐体中有物料注入时，电容值将随探头被物料所覆盖区域面积的增加而相应地增大，开关状态发生变化。4外测液位开关
3、外测液位开关是一种利用“变频超声波技术”实现的非接触式液位开关，广泛使用于各种液体的液体检测。其测量探头安装在容器外壁上，属于一种从罐外检测液位的完全非接触检测仪表。仪表测量探头发射超声波，并检测其在容器壁中的余振信号，当液体漫过探头时，此余振信号的幅值会变小，这个改变被仪表检测到后输出一个开关信号，达到液位报警的目的。5射频导纳液位开关射频导纳物位控制技术是一种从电容式物位控制技术发展起来的，防挂料、更可靠、更准确、适用性更广的物位控制技术，“射频导纳”中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数，它由阻性成分、容性成分、感性成分综合而成，而“射频”即高频，所以射频导纳技术可以理解为用高频测量导纳。高
4、频正弦振荡器输出一个稳定的测量信号源，利用电桥原理，以精确测量安装在待测容器中的传感器上的导纳，在直接作用模式下，仪表的输出随物位的升高而增加。射频导纳技术与传统电容技术的区别在于测量参量的多样性、驱动三端屏蔽技术和增加的两个重要的电路。射频导纳技术由于引入了除电容以外的测量参量，尤其是电阻参量，使得仪表测量信号信噪比上升，大幅度地提高了仪表的分辨力、准确性和可靠性测量参量的多样性也有力地拓展了仪表的可靠应用领域。6阻旋式液位开关物料对旋转叶片的阻旋作用，使开关的过负载检测器动作，继电器发出通、断开关式信号，从而使外接控制电路发出信号报警，同时控制给料机。如当开关作为高位控制时：在物料触及叶片
5、的情况下，开关发出报警信号，同时停止给料机。当开关作为低位控制时，在物料离开叶片的情况下，开关发出报警信号，同时启动给料机。7电磁式液位开关电磁式接近开关，又称电感式接近开关，在通电时，震荡回路（线圈等）在磁芯CoRE的辅助下向前方发射电磁波，后又回到接近开关，当接近开关前端有金属时，由于金属吸收了电磁，接近开关通过电磁的衰减转换成开关信号，信号处理完成后再控制输出。8电子式液位开关电子式液位开关工作电压是DC5V-24V,通过内置电子探头对水位进行检测，再由芯片对检测到的信号进行处理，当被测液体的液位到达动作点时，输出DC5V-24V,可以直接与PLC配合使用或者与控制板配合使用，从而实现对
6、液位的控制。9光电式液位开关光电液位开关使用红外线探测，利用光线的折射及反射原理，光线在两种不同介质的分界面将产生反射或折射现象。当被测液体处于高位时则被测液体与光电开关形成一种分界面，当被测液体处于低位时，则空气与光电开关形成另一种分界面，这两种分界面使光电开关内部光接收晶体所接收的的反射光强度不同，即对应两种不同的开关状态。10超声波液位开关超声波液位开关内部压电晶体的叉形探头中间被空气隔开，一个晶体振动频率为1.5MHZ把声音信号传到空气间隙中间，探头浸入液体时，晶体，声波偶合，超声波液位开关改变状态。各液位开关的优缺点及技术指标浮球液位开关优点：浮球开关不含导致故障发生和波纹管、弹簧、
7、密封等部件。而是采用直浮子驱动开关内部磁铁，浮球开关的简捷的杠杆使开关瞬间动作。浮子悬臂角限位设计，防止浮子垂直。浮球液位开关是一种结构简单、使用方便、安全可靠的液位控制器。它比一般机械开关速度快、工作寿命长;与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点,一只产品可以实现多点控制。易于维护。广泛使用于造船、造纸、印刷、发电机设备、石油化工、食品工业、水处理、电工、染料工业、油压机械等方面。缺点：浮球开关是简单的被动器件，并且不具有自检查功能，因此建议对其进行定期检查与维护。浮球或浮筒物位计是活动部件，因此用在更浓或黏稠液体中时会被弄脏。测量精度较差，黏度0.8mpa*s时不能工作。对容器内压力
8、、密度、介电常数有要求、安装需停产、清罐、开孔、动火。技术指标：最大电缆长度：30m工作温度：标准型:080中温型：0120C环境温度：-4070C工作压力：常压介质密度：0.6gcm触点容量：220VACIoA电气接口：M20*1.5防护等级：IP65过程连接：HG2059220635-97DN100以上,其他法兰标准（如IGB、JB/T、HGJANSLDIN等）接液材质：不锈钢。音叉液位开关优点：振动音叉开关能真正地免受流量、气泡、湍流、泡沫、振动、固体含量、沾敷、液体特性以及产品变化的影响。并且不需要校准，只需要经历最短的安装过程便能完成安装。无活动零件或缝隙真正实现免维护。强大的自检查
9、与诊断功能保证了高低物位测量的高可靠性，某些型号的物位计甚至可以在出现故障之前，绘出性能曲线和发送故障趋势信号。缺点：音叉开关不适合用于非常粘的介质。导致叉子被连接在一起的叉间物料堆积，将干扰物位检测。技术指标：电源：DCl2V24V,AC220功率消耗：IW3、振动频率：200Hz4输出：NPN型、晶体管输出、最大30V、IOomA（过压和过流有可能烧坏）材质：316不锈钢防护：IP68最大压力：1MPa密度：液体K）.8克/立方厘米粉料0.2克/立方厘米液体粘度：最高100011f/s检测时间：输出动作（停振）0.5秒输出关闭（起振）3秒工作温度：-10C+85C电容式液位开关优点：防挂料
10、，耐腐蚀。可适用各种环境，如塑料水泥等非金属罐体，耐酸耐碱。缺点：校准困难，精度较差，介电常数需2,对容器内压力、密度、介电常数有要求、安装需停产、清罐、开孔、动火。外测液位开关优点：I、安全：在测量有毒害、有腐蚀、有压力、易燃爆、易挥发、易泄漏的液体时，不使用阀门、连通管、接头，没有漏点，不接触罐内的液体和气体，非常安全。即使在仪表损坏或维修状态下，也绝无引起泄漏、毒害、爆炸的可能。2、安装、维修方便：安装维修时不动火，不清罐，不影响生产。3、可靠耐用：传感器和仪表中无机械运动部件，并严格密封，与外界隔离，不会磨损或腐蚀。4、适用广泛：与被测介质的压力、温度、密度、介电常数、黏度及有无腐蚀性
11、无关。可广泛用于石化、化工、油库、石油、电力、液体储运、医药等行业。缺点：对罐体的材质要求为不能是非硬质材料。对安装要求较高，测量探头安装间距为1米左右，两个探头中间不能有焊缝（即在同一块钢板上）。射频导纳液位开关优点：1 .通用性强：可测量液位及料位，可满足不同温度、压力、介质的测量要求，并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合。2 .防挂料：独特的电路设计和传感器结构，使其测量可以不受传感器挂料影响，无需定期清洁，避免误测量。3 .免维护：测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，无须维护。4 .抗干扰：接触式测量，抗干扰能力强，可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。5 .准确可靠：测量量多样化，使
12、测量更加准确，泽良不受环境变化影响，稳定性高，使用寿命长。6 .适用范围：化工、油田、水及污水处理、造纸、制药、电厂、冶金、水泥、粮食等行业。阻旋式液位开关优点：1 .小料斗专业型技术，三个轴承支撑，运行更可靠；2 .独创的密封设计可防止粉尘渗入（专利实际）；3 .扭力稳定可靠且扭力大小可调节；4 .叶片承受过重负载，离合器自动打滑，保护电机不受损坏；5 .机电分离式结构，整体免拆卸易维护；6 .接线盒IP65技术指标：1 .物料为干式粉状、颗粒状，允许物料粒度最大尺寸为20mm2 .物料容重0.5gcm33 .物料温度：a、常温b、高温185C4 .控制方式：位式5 .供电电源:220V.A
13、C,50Hz6 .输出接点容量：250V.AC,5A7 .寿命：机械5x107次电气5x105次8 .旋转速度：6转/分9 .功率消耗：4W10 .使用环境温度：-10+5511 .相对湿度：不大于85%电磁式液位开关优点：电子式有过压保护功能；电磁式漏电电流保护可到300MA、分断范围多级、应用量大。电子式液位开关优点：耐污、耐倾摇、耐颠簸、抗摔性强、耐盐雾、耐酸碱，不怕磁场影响、不怕金属体影响、不怕水压变化影响、不怕光线影响，没有盲区，外部无可动部件，不怕固体漂浮物的影响。适用范围：清水、各种污水、酸碱水、海水、水处理药剂、河涌水、纺织印染水、工业废水，还适合做船舶水位开关等光电式液位开关
14、优点：没有机械运动部件,可靠性高；体积小，性价比高；液位控制精度高，可重复性好。缺点：不适用于冷冻液体和结晶液体.超声波液位开关优点：超声波液位计是非接触测量方式，土0.2%精度，1-25米量程，优异的聚焦：5度声束角，多种传感器材质，内置全量程温度补偿。超声波液位计测量有腐蚀（酸、碱）的介质、有污染的场合，或易产生粘附物的物质。适合于那些无法用物理方式接触的液体。缺点：1：与被测介质粘度有关，被测介质粘度较大时不斡测量；2：受温度影响，当温度高时，传播速度回发生变化，仪表反应迟缓，会延迟报警。十大经典液位仪表故障分析及处理自动化仪表的故障分析与处理是仪表维修工日常的主要工作，本文根据石化系统
15、中常用仪表出现的故障进行分析、判断、整理出一些常见故障的案例，希望对仪表维修工在进行故障处理时有所帮助。目箱常用液位检测仪表有：1、浮力式液位计原理:根据阿基米德原理工作，即液体对一个物体浮力的大小等于物体所排开液体的重量。类型：（1）恒浮力式液位计原理：在整个测量过程中其浮力维持不变，在工作时浮标随液位面高、低而变化，如浮标式、浮球式液位计、浮子钢带液位计等;其中浮球式液位计特别适用高温、高粘度、小测晕范围的液位测量。浮子钢带液位计则是用于大的球罐和柱罐的液位测量。（2）变浮力式液位计原理:它根据浮简在液体内浸没的深度不同而所受浮力不同来测量液位，如浮筒式液位计，可用来测高温、高压介质的液位
16、。2、静压式液位计原理：对于不可压缩的液体，液位高度与液体的静压力成正比，所以，测出液体的静压力，即可知道液位高度。【差压变送器、单法兰差压变送器、双法兰差压变送器、（可测压力容器的液位，但不能用于高温测量）投入式液位计（可测常压容器的液位），3、电容式液位计原理：在平行板电容器之间充以不同介质时，其电容量的大小是不同的。可以用测量容器的变化来检测液位或两种不同介质的液位分界面。4、雷达式液位汁原理:利用超高频电磁波经天线向被测容器的液面发射，当电磁波遇到液面后反射回来,通过测出发射波和反射波的时间差，计算出液面高度。这种液位计为非接触式液位计，可测压力容器的液位。5、超声波液位计原理：利用声
17、波碰到液面时，产生发射波的原理，通过测出发射波和反射波的时间差，计算出液面高度。这种液位计为非接触式液位计，不可测带压或有蒸发性很强的介质。表1-1列出了浮筒液位计常见故障现象与处理方法，希望通过一些案例，找出处理此类仪表故障的思路。表1/浮筒液位计常见故障与处理序号故毋现象故降原因处理方法!实际液值变化,仪发指不小殳引压”引乐管堵浮的破裂浮筒P麦地勘环消现引压M史按浮曾湾理浮的宝史检受送发2实，;液位变化,仪发无折示交送给环4llkM.4llkFiJE变换变达器MHl现为浮筒为电搅断电源也降清理污物更换电境构台电源3实际液色变化,仪友指示最大浮筒段落变送器故障承装浮箭更换变送器4实际液值变化
18、.仪表指东不准浮筒不清洁沾有异物匚之介质支化清理浮筒取新校般1)水处理除碳塔浮筒液位计故障1、故障现象：4#除碳塔液位突然指示下降，当仪表液位指示为60%时，工艺玻璃板液位计指示80%,此表在自动状态下运行，由于液位指示降低，致使调节阀不断关小，造成系统实际液位不断增高。2、故障分析：(I)随着调节阀的调整，液位的变化线性良好，说明调节阀正常。(2)检查工艺玻璃板液位计，变化和实际液位相符，说明工艺系统比较平稳。(3)检查仪表测量板上的电器元件，有无损坏。(4)检查浮筒连接件、内浮筒状况。3、故障处理：(1)检查测量板上的电器元件，无明显烧毁、破损。(2)用水校验，发现每灌水校验一次零点和量程
19、的变化都非常大，确定内浮筒有问题，抽出内浮筒检查，内浮筒多处腐蚀漏，进水。(3)更换内浮简，重新校验正常。2)焦化封油罐浮筒液位计失灵故障1、故障现象：浮筒液位计在封油罐液位正常调节时.该表始终指示83%不变，由于该表的液位是带调节功能的，它的错误指示造成调节阀的调节失灵，从而给生产造成极大波动。2、故障分析：(1)浮筒液位计变送器正常运行时，浮筒介质为蜡油，蜡油处于液态时温度为90一100,而出现自凝现象为50C左右。因此该浮筒变送器常年带有伴热。如果伴热失灵，温度下降，浮筒内的蜡油就会出现自凝现象卡住浮简，这时即使实际液位发生，浮筒液位计也无法测量出液位的变化，输出值不变化。（2）到现场对
20、浮简液位变送器进行检食:关闭一次阀，打开放空阀。采取凝液回收措施放不出介质，怀疑有污物将防空阀堵死。后将防空阀拆除，发现工艺介质冷凝在筒内无法放出。这时检查伴热，进气管温度很高约100,但回水管温度为30左右（当时现场温度为I（TC左右），这时可以确定由于伴热不畅而引起工艺介质冷凝导致只是失灵。（3）检查该表伴热系统，由于该表进气管很热，回水管温度低，怀疑疏水器堵塞，拆开检查后无问题。重新投伴热，回水管不热，问题未解决。回想，冬季此伴热进气管多次发生渗漏，处理后未发生此现象。由此怀疑浮筒液位计伴热垫片由于多次挤压而发生堵寨进气口。（4）停进气口伴热阀，打开浮筒液位计伴热垫丝堵，发现蒸汽时有时无
21、，从而判断故障为进气口垫片堵塞从而导致蜡油自凝，指示失灵。3、故障处理：打开浮筒液位计伴热进气口接头，处理垫片后，投伴热，液位指示正常。4、采取措施：定期检查该表伴热，如发现伴热泄露或不畅通，及时排除故障。3）蒸汽冷凝液回收罐液位无指示1、故障现象：蒸汽冷凝液回收罐液位指示无。2、故障原因：（l）LT-870l-l变送器故障；（2）工艺流程未打通，导致罐内无液位。3、处理方法：经过现场检查确认为浮筒液位计故障，将浮筒排污阀打开，无冷凝液流出，拆下浮筒们打开后发现，因该罐长期使用未清理，致使罐中大量杂质将浮筒塞满，从而导致浮筒液位计无法正常使用，清理杂质并重新校验后投用正常。4）浮筒液位计指示偏
22、差大1、故障现象：浮筒液位计指示偏差大，做两点校验后效果仍不好。2、故障原因分析：2007年5月、苯乙烯工艺人员反映LT-3005指示偏大，仪表人员用375通讯器做两点校验投用后，效果仍不理想，经分析后认为，浮筒扭力管使用较长时间后，其刚性发生了变化，一般的校验尤法克服其误差，必须重新标定其干耦合点，才能使扭力管工作在正常范围，然后再进行两点校验，仪表才能正常使用。使用上述方法校验后，仪表恢复正常。3、防范措施：对仪表说明书要读懂吃透，才能在现场仪表出现问题时更准确的判断、处理问题。5）电动浮筒液位计指示不变化1、故障现象：电动浮筒液位计LT653在液位正常调节时，改表始终指示100%不变。由
23、于该表的液位是带调节的，它的错误指示给调节阀LV653调节液位带来极大困难。工艺操作人员无法使用该表进行自动调节，只能手动控制。2、故障分析及处理：浮筒变送器ET653正常运行时，浮筒里的介质始终处在相对静止状态，导致许多杂质沉淀在浮筒里，天长日久，污泥就会把浮子卡住，这时即使液位发生变化，浮子由于被卡住，就出现液位输出值不变的睛况。到现场后，我们一首先关死根部截止阀，打开排污阀，用水对浮筒内壁进行清洗。清洗后投表，该表运行正常。3、防范措施：定期清洗浮筒及浮子，定期检查浮筒放大器的运行情况。6）电动浮筒液位计指示偏低1、故障现象：电动浮筒液位计LTlOl是测量共聚单体罐乙烯的液位，玻璃板液位
24、计指示己满，而液位变送器指示40%左右。2、故障分析及处理：检查液位变送器各部件未见异常，排污检查气相、液相，均有乙烯排出，打开浮筒，检查扭力臂和浮筒也未见异常，后来取出浮子才发现，浮子有一个砂眼,浮子是空心的，灌进己烯后浮子重量增加，测量液位偏低。3、措施：将浮子焊好装回、校好，液位恢复正常。7)智能浮筒变送器指示不准确1、故障现象：现场使用的ZTD智能浮筒变送器指示不准确，零点、量程己调整乱，无法投用。2、处理方法：(一)“标记干耦合点”，操作步骤如下：(1)挂筒重；(2)滑动进入手柄到锁定位置，以露出进入孔；(3)插入一个IOmm深的凹面套筒扳手，穿过进入孔直达扭力管轴夹，钳入螺母，上紧
25、夹钳螺母。(4)滑动进入手柄放到放开的位置，盖住进入孔。(5)通过275(375)接口进行操作:基木设置一传感器标定标记干耦合点按照HART协议通讯器的提示标记零点。(二)通过275(375)接口，查看浮筒参数信息，对错误的进行修改。(三)通过275(375)接口，查看测量介质密度，对错误的进行修改。(四)PV偏置清零。(五)对变送器进行零点和量程标定。8)浮筒液位变送器输出线性不好1、故障现象：LT322输出的线性不好。2、故障分析及处理：U322为浮筒液位变送器，输出的线性度不好。检查可动部分是否有卡现象，确认没有。检查过载保护弹簧片量程上限是否脱开，确认没有。检查浮筒与测量室体外有无接触
26、地方，确认没有。检查测量杠杆与轴封机架实装位置，发现安装位置不对,重新正确安装后，投入运行正常。3、预防措施：仪表人员在安装，抢修过程中要仔细，避免粗心大意，蛮干的现象发生。9)浮筒液位计液位下降仪表不跟随变化1、故障现象：LT-3106液位突然下降到60%,仪表显示不再动作。2、故障原因分析：该仪表正常显示液位在80%-90%,液位下降至50%左右后液位升到60%时，仪表显示不随液位而上升，可能出现的原因有以下几点:1.变送器的变送单元出现故障2信号输出有故障;3。测童浮筒的原因。3、故障处理：根据观察及与工艺反映的现象看，变送单儿及传输方而出现故障的原因可能性很小，应先从浮筒的检查下手。把
27、浮筒的液体排空，按要求排放，打开上阀盖，把浮筒与变送器脱离，取出浮筒，发现筒体有粘性物粘在浮筒上，清洗后把浮筒复位，仪表投用并根据现场的液位与主控室联校，仪表显示正常。4、防范措施：浮筒要定期检查、排放。10)汽液混合引起液位波动1、故障现象：异戊烷回收罐液位波动2、故障原因：反应所需的异戊烷大部分是通过回收得来的，回收罐液位不准，直接影响到反应的进程，而从脱气仓回收后经冷凝的物质仍夹带大量反应气体，就会造成罐内压力波动，气体还会窜进液位计的浮筒中，造成液位波动，测量不准。3、处理方法：关闭液位计上下游截止阀，扫开浮筒底部的排放阀，放空气体后，关闭放空阀，扫一开截止阀使回收的液体缓慢充满浮筒，液位测量恢平稳指示。
