淺談外貼式超聲波液位開關(guān)的應(yīng)用

【摘 要】液位開關(guān)，顧名思義，就是用來控制液位的開關(guān)，從形式上分為接觸式和非接觸式。外貼式超聲波液位開關(guān)是一種新型非接觸式液位檢測報警裝置。主要用于監(jiān)測儲罐和裝置液面，實現(xiàn)上下限監(jiān)測和報警，可適用于醫(yī)藥、石油、化工、電力、食品等行業(yè)的液位過程控制。相比于傳統(tǒng)的液位開關(guān)，其不與介質(zhì)接觸的測量方式，不僅測量精度高，而且不用在容器壁上面開孔，不用動火，實現(xiàn)真正意義上的非接觸式測量控制。

【關(guān)鍵詞】外貼式超聲波液位開關(guān) 非接觸式 報警

1 組成及工作原理

外貼式超聲波液位開關(guān)，由超聲波傳感器和控制器組成，利用超聲技術(shù)檢測罐內(nèi)或裝置內(nèi)液位是否達到所設(shè)定液位的報警裝置。

超聲波傳感器的功能是把接收到的電信號轉(zhuǎn)換成聲頻信號的同時，又能吸收聲頻信號將其轉(zhuǎn)換為電信號傳送回來；控制器則是產(chǎn)生高頻信號并激勵超聲波傳感器產(chǎn)生一定強度的超聲波，傳輸?shù)焦薇趦?nèi)。這時，如果罐壁內(nèi)有液位，超聲波將透射入液體，反之，超聲波就會沿罐壁內(nèi)傳輸。

當(dāng)傳感器與控制器之間有液體時，聲阻抗較小。在放大器的放大倍數(shù)足夠大時，其輸入與輸出就形成一個正反饋的振蕩回路，繼電器釋放，輸出一個信號。當(dāng)液位下降時，空氣的聲阻較大，放大器的正反饋就不存在，放大器輸出端繼電器R吸合，發(fā)出一個地位信號，以實現(xiàn)液位的高低報警。利用以上原理，檢測接收超聲波信號強度，即能準確判定液位是否到達，繼電器輸出相應(yīng)的報警信號。

2 外貼式超聲波液位開關(guān)的重要指標(biāo)

2.1 基本參數(shù)

電源： DC 24V；

輸出信號： 繼電器輸出（觸點為無源節(jié)點）；

繼電器容量： AC/DC 60V 0.5A；

重復(fù)性誤差限：2mm；

可測壁厚：標(biāo)準型最大50mm（超過50mm可選球罐專用型） ；

容器材質(zhì)： 鋼、不銹鋼、玻璃、不發(fā)泡塑料等密實材料；

可測介質(zhì)： 純凈液體、乳狀液體、懸浮狀液體；

環(huán)境溫度： -50℃～+60℃（高溫型使用最高溫度為250℃） ；

環(huán)境濕度： 15%～100%RH；

電氣接口規(guī)格：M20×1.5mm（其他可選）。

2.2 防爆型液位控制器

材質(zhì)： 鑄鋁；外殼防護等級：IP65；

防爆標(biāo)志： ExdmⅡCT6；

適用場所： 除煤礦外的其他爆炸性氣體環(huán)境。

2.3 傳感器（探頭）

外殼材質(zhì)： 不銹鋼；

防爆標(biāo)志： ExmbⅡCT4；

傳感器安裝方式： 罐壁外貼式（磁吸、粘接）。

3 外貼式超聲波液位開關(guān)的優(yōu)缺點

3.1 優(yōu)點

（1）罐外安裝，無需開孔、動火、清罐，對罐體無損傷，可在不停產(chǎn)的情況下安裝和維修；

（2）采用非接觸式測量方法，與介質(zhì)的壓力、比重、有無腐蝕性無關(guān)，適應(yīng)介質(zhì)的范圍廣；

（3）在儲罐或裝置壁外測量，對罐內(nèi)或裝置內(nèi)介質(zhì)不產(chǎn)生干擾，無污染、無泄漏、無腐蝕；

（4）可適用于有劇毒的、強腐蝕性等復(fù)雜工況，以及易燃易爆的危險場合；

（5）抗干擾能力強；

（6）功耗低，精度高，反應(yīng)靈敏，穩(wěn)定可靠；

（7）配有多種探頭，既可測量常溫罐，又可測高溫罐（最高220℃）；

（8）適用于石化常壓或高壓罐及裝置、對衛(wèi)生要求嚴格的食品罐、醫(yī)藥衛(wèi)生罐及強腐蝕性罐，是一種環(huán)保型儀表；

（9）調(diào)試、維護方便。

3.2 缺點

（1）與儲罐和裝置的壁厚有關(guān)，不適用于壁厚大于60mm的罐體；

（2）僅適用于罐壁為金屬、玻璃、塑料等密實材質(zhì)，除這些材質(zhì)外的罐體不能采用外貼式超聲波液位開關(guān)進行監(jiān)測報警。

4 外貼式超聲波液位開關(guān)的應(yīng)用

外貼式超聲波液位開關(guān)采用超聲波檢測技術(shù)，解決了傳統(tǒng)的液位開關(guān)的不足，不受液體表面的泡沫、水汽的影響。側(cè)貼式超聲波液位開關(guān)利用超聲波在罐壁介質(zhì)中的余震信號，大幅度的提高了穩(wěn)定性和穿透性，可適用于多種材料的容器，包括：合金鋼、不銹鋼、塑料、玻璃及各種合成材料。

外貼式非接觸式超聲波液位開關(guān)提供了容器尤其是高壓、腐蝕、密閉容器物位測量的解決方案，將探頭緊貼于容器外側(cè)壁，不需要打孔，即可完成單點物位測量，這種技術(shù)不受介質(zhì)壓力、溫度、泡沫、氣體、反射系數(shù)等因素的影響，所以適用于醫(yī)藥、石油、化工、電力、食品等行業(yè)的各類液體液位工程控制，對于有毒的、強腐蝕危險品液體的檢測，該產(chǎn)品更是理想的選擇，可滿足多種應(yīng)用需求和適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。同時，具有極高可靠性，高穩(wěn)定性。

外貼式超聲波液位開關(guān)在一些老舊罐區(qū)及裝置等改造項目中也起到了重要的作用。由于儲罐及裝置生產(chǎn)安裝時間較早，并未設(shè)置高低液位報警裝置，無法滿足后期的工藝流程，以及對生產(chǎn)安全的要求，實現(xiàn)儲罐、裝置的液位監(jiān)測及報警。這種情況下，最好的方案就是采用外貼式超聲波液位開關(guān)。既減少了人工費用，降低了施工難度，又無需停產(chǎn)改造，不需動火，大大節(jié)約了成本，對日后的維護及維修帶來了方便，實現(xiàn)了低成本高成效的目的。這也是外貼式超聲波液位開關(guān)得到廣泛應(yīng)用的原因，為用戶帶來方便和安全。

石油生產(chǎn)中的物料是具有易燃易爆、腐蝕毒害等危險性，物質(zhì)的這些潛在危險性決定了在生產(chǎn)、使用、儲存、運輸過程中必須嚴格加強管理，稍有不慎就會釀成事故，給人們的生命財產(chǎn)造成破壞和損失。隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，對石油產(chǎn)品的需求量與日俱增，油品儲罐也向著大型化方向發(fā)展。大型裝置一旦發(fā)生故障，所帶來的損失就會更加嚴重，甚至可能是災(zāi)難性的。因此，對罐區(qū)進行有效液位控制顯得尤為重要。

5 結(jié)語

由于外貼式超聲波液位開關(guān)具有安裝簡單、維修方便、安全可靠等很多優(yōu)點，且作為一種理想的新型液位開關(guān)，在各行業(yè)的液位監(jiān)測報警上的應(yīng)用越來越廣泛，也較好的實現(xiàn)了高低液位報警，保證了儲罐和裝置的安全，為石油化工等行業(yè)的生產(chǎn)提供了安全保障。

參考文獻：

[1]劉志偉.全新概念的液位開關(guān)[J].儀表技術(shù)與傳感器，1998（12）：48.

[2]張琳.ZWCK新一代智能外貼超聲波開關(guān)[J].儀器儀表與應(yīng)用，2004（4）：86.