作者：
卡斯滕·舒茨：Endress+Hauser公司物位產(chǎn)品經(jīng)理，Reinach，瑞士，電話:+41(0)61/7158100
鄭明山：Endress+Hauser公司中國(guó)銷售中心物位產(chǎn)品工程師，上海，中國(guó)，電話：021/24039722
導(dǎo)言
技術(shù)發(fā)展到今天，應(yīng)用于物位連續(xù)測(cè)量的物理原理多種多樣，因此不難理解，工廠的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員在為項(xiàng)目做規(guī)劃時(shí)，往往希望能夠用單一技術(shù)解決所有的物位測(cè)量，這樣可以大量減少操作失誤和過(guò)多培訓(xùn)，由此節(jié)省費(fèi)用。然而這種放之四海而皆準(zhǔn)的技術(shù)并非那么容易找到，因?yàn)槊糠N技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。
圖1：選擇何種原理測(cè)量分界面完全取決于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況，從左至右：界面明顯，應(yīng)選用導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)量；有乳化層的的分界面，應(yīng)選用電容式物位儀測(cè)量；多種混合物界面，應(yīng)選用放射線儀表。
在物位測(cè)量時(shí)，如果希望每種應(yīng)用的測(cè)量都能夠完美解決，那么在選擇儀表時(shí)，應(yīng)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的工況，比如要測(cè)量的介質(zhì)的性質(zhì)，在工業(yè)運(yùn)行過(guò)程中的過(guò)程條件，還有現(xiàn)場(chǎng)的溫度和壓力對(duì)測(cè)量的影響。有經(jīng)驗(yàn)的儀表供應(yīng)商比如Endress+Hauser 自動(dòng)化設(shè)備有限公司，擁有一批經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，可以根據(jù)不同的應(yīng)用為提供合適的測(cè)量?jī)x表。下面的例子用來(lái)說(shuō)明為工廠做規(guī)劃選型時(shí)，選擇儀表需要考慮的內(nèi)容。
雷達(dá)儀表應(yīng)用廣泛
在物位測(cè)量中，雷達(dá)微波技術(shù)相對(duì)于超聲波有很大的優(yōu)點(diǎn)。比如Endress+Hauser 公司的非接觸式雷達(dá)Micropilot M最高可以承受400度的過(guò)程溫度，可以承受從真空到160公斤的過(guò)程壓力。而對(duì)于導(dǎo)波雷達(dá)Levelflex，最高可承受的過(guò)程溫度也是400攝氏度，而最高過(guò)程壓力甚至可以達(dá)到400公斤。即使在測(cè)量過(guò)程溫度為200度，過(guò)程壓力為50公斤的的汽包液位時(shí)，由于運(yùn)用了“氣相測(cè)量誤差補(bǔ)償功能”的獨(dú)特技術(shù)，雷達(dá)波在氣相中速度的改變對(duì)測(cè)量結(jié)果仍然不構(gòu)成任何影響。
微波的固有物理性質(zhì)是雷達(dá)技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，微波能夠穿透大量的塑料和部分型號(hào)的玻璃，因此用雷達(dá)儀表測(cè)量某些塑料或者玻璃容器內(nèi)的溶液時(shí)，不需要安裝在專門制作的安裝短管中，而是直接安裝在容器外，利用雷達(dá)波穿透容器直接進(jìn)行液位測(cè)量（如圖2所示）
圖2：微波雷達(dá) Micropilot M FMR240從容器外測(cè)量液位
導(dǎo)波雷達(dá)不懼嚴(yán)苛工況
當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的液位由于某種原因產(chǎn)生大量的泡沫時(shí)，用導(dǎo)波雷達(dá)Levelflex M來(lái)測(cè)量是最佳選擇，導(dǎo)波雷達(dá)由于只有1GHZ的頻率，而且有導(dǎo)波纜或者導(dǎo)波桿進(jìn)行導(dǎo)波，測(cè)量效果完全不受泡沫影響。有時(shí)候現(xiàn)場(chǎng)需要測(cè)量更加復(fù)雜的情況時(shí)，比如由于多級(jí)攪拌引起的劇烈液面波動(dòng)并伴隨著大量泡沫，此時(shí)測(cè)量只能選擇壓力儀表或者差壓儀表進(jìn)行液位測(cè)量，其他的特殊工況，比如液體分界面的測(cè)量，可能還需要多種不同的測(cè)量方法來(lái)滿足不同的過(guò)程條件。
如果用導(dǎo)波雷達(dá)來(lái)測(cè)量界面時(shí)，我們可以得到三個(gè)量的輸出（分界面位置，上層液位高度，總液位）；如果用電容式物位計(jì)進(jìn)行測(cè)量，我們只能輸出界面位置，但是在出現(xiàn)乳化層時(shí)仍能夠精確的測(cè)量，而導(dǎo)波雷達(dá)的微波會(huì)因被乳化層吸收而衰減，電容會(huì)根據(jù)乳化層的的電容值計(jì)算出連續(xù)液位。如果遇到更復(fù)雜的工況，比如上層液體全部是混合物時(shí)，只能選用GAMMA射線進(jìn)行測(cè)量。
固體測(cè)量的完美解決方案
如果測(cè)量固體料位，當(dāng)進(jìn)料時(shí)，固體表面往往會(huì)形成一個(gè)安息角，而如果出料時(shí)，表面會(huì)形成一個(gè)下凹的漏斗，使用非接觸式的雷達(dá)波或超聲波測(cè)量在這種場(chǎng)合時(shí)，往往會(huì)由于固體表面對(duì)波的發(fā)散而無(wú)法測(cè)量到正確信號(hào)，而此時(shí)導(dǎo)波雷達(dá)比如Levelflex M則表現(xiàn)出優(yōu)越性。當(dāng)表面安息角過(guò)大，而造成物位表面信號(hào)過(guò)于分散無(wú)法測(cè)量時(shí)，導(dǎo)波雷達(dá)是唯一最適合的儀表，這種特殊的工況其測(cè)量效果幾乎沒(méi)有任何影響（如圖3所示）。
圖3：利用導(dǎo)播雷達(dá)Levelflex M測(cè)量糖儲(chǔ)罐
輕質(zhì)的粉末狀固體比如固體二氧化硅粉末，聚苯乙烯，或木屑粉末在濕度不高的情況下，密度和介電常數(shù)都很低，在這種情況下，雷達(dá)儀表和超聲波儀表都無(wú)法保證可靠測(cè)量，此時(shí)最好的選擇是機(jī)械式儀表，現(xiàn)在的機(jī)械式儀表也一直在進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，比如重錘物位計(jì)Silopilot M，控制部分已經(jīng)完全用電子部件替代了機(jī)械部件，這其中就包含了代表最新科技的頻率轉(zhuǎn)換控制器，利用單相供電，帶動(dòng)三相拖動(dòng)電機(jī)工作。重錘式儀表工作時(shí)，不會(huì)象雷達(dá)或者超聲波那樣受到固料“堆角”的影響，這樣在設(shè)計(jì)容器的過(guò)程結(jié)構(gòu)時(shí)，完全不用考慮這些因素所帶來(lái)的影響。
在一些極端工況中，比如測(cè)量在非常高的固體容器中的水泥或面粉，氣動(dòng)進(jìn)料時(shí)會(huì)引起大量的粉塵和粘附，使用超聲波時(shí)由于信號(hào)衰減過(guò)大而無(wú)法測(cè)量，但是有一些功能強(qiáng)大的雷達(dá)，即使在這種嚴(yán)苛的條件下仍然能夠穩(wěn)定可靠的測(cè)量。
在一些測(cè)量堅(jiān)硬固體比如碎石的場(chǎng)合，我們可以提供具有自清洗功能的超聲波探頭，超聲波探頭可以通過(guò)自身的震動(dòng)來(lái)清潔，這樣無(wú)須額外的清潔維護(hù)。只有分體式超聲波的探頭才具有這種功能，探頭和變送器的距離可以擴(kuò)展到300米，在現(xiàn)場(chǎng)工況很惡劣的場(chǎng)合，比如碎石機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)噪音和震動(dòng)很大，可以通過(guò)分體式探頭把變送器安裝在便于調(diào)試的地點(diǎn)。
物位測(cè)量的特殊工況幾乎無(wú)窮無(wú)盡，難以一一列舉。在選型時(shí)，不能只傾向于選擇“最時(shí)髦”的技術(shù)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行選型，有時(shí)候傳統(tǒng)的解決方案比如電容，超聲波，壓力或其他很多機(jī)械式儀表才是最佳的選擇。
（轉(zhuǎn)載）
