物位是指容器之间的垂直距离，也是指两种不相溶的液体形成的分界面，在工业生产中常用法兰式液位变送器、超声波液位计、雷达液位计、核辐射料位计和磁致伸缩液位计来检测物位。物位检测的结果通常是用长度单位m、mm或测量范围的百分数显示。

 

1 液位计在制浆造纸中的应用

在制浆造纸生产线中常用法兰式液位计、投入式液位计、雷达液位计、超声波液位计、放射源料位计和磁性伸缩杆式液位计来测量液位。

 

1.1 制浆造纸生产线中的液位计选型和应用

(1）由于木浆、黑液、碱液或绿液介质容易堵塞和结垢，因此木浆或黑液等介质的液位和压力测量通常选用法兰式压力变送器。另外根据安装位置和设备密闭空间等情况选用单法兰式压力变送器或者双法兰式压力变送器。另外由于木浆或黑液介质中容易结垢或堵塞，一般在法兰式压力变送器前安装一次阀方便拆下膜片进行清理除垢，同时在法兰短管中需安装冲洗阀，用于定期冲洗液位计法兰短管介质，确保取压畅通，测量准确。

 

(2）对于蒸汽或者水介质一般选用差压变送器，比如冷凝水罐、汽水分离器、冷凝水槽等设备选用差压变送器来测量液位。差压变送器的液位测量一般取决于测量管路和差压变送器安装是否正确。

 

(3）对于腐蚀性化学品、涂料和二氧化氯等介质，由于腐蚀性强、黏稠性大，一般选用法兰式压力变送器，隔膜材质一般选用双相钢、钛和钽材质。

(4）对于蒸煮塔、木片仓、浸渍塔、低压喂料器等，需要测量木片或者木片混合物料位，一般选用放射源料位计来测量料位。

(5）对于废液储存槽、废水池、集水沟和木片储存槽等，一般选用超声波或雷达液位计测量液位。

 

2 制浆造纸中常用液位计的种类和工作原理

2.1 制浆造纸中常用液位计的种类

(1）常用于各类化学品或水储罐的直读式液位计，如玻璃管液位计。

(2）常用于测量储浆槽或白水槽的静压式物位计，如智能型膜片式液位计或者差压式液位计。

(3）常用于检测水沟液位的浮子式液位仪表，如浮筒式液位变送器。

(4）常用于浆料或者黑液等液位的电阻式、电容式物位计。

(5）常用于检测木片料位的放射源式液位计。

(6）常用于检测化学品储罐、水池液位的雷达式液位计和超声波式液位计。 

 

2.2 制浆造纸常用液位计的工作原理

(1）玻璃管式液位计：根据连通器工作原理来测量液位，与被测桶槽的介质连通，并通过玻璃管上标识的刻度来直接显示液位的高低。

(2）吹气式液位计：由导压管、差压变送器和转子流量计组成，将导压管插入容器底部，然后气源经过过滤器和减压阀后以恒定的流量气体通过导压管端口处，由导压管浸在容器底部的端口对外吹气而在液体介质中产生气包，这时压力变送器上所测的压力与冒泡端口处液位高度的压力相等。则H=P H/ρg。

(3）差压式液位计：是由于容器内的液位改变时，液柱产生静压也会相应地发生变化,△P=P A-P B=Hρg即H=△P/ρg，如图1所示。

(4）磁致伸缩液位变送器：由测量管、浮子和电子变送器三部分组成；磁杆内部为磁致伸缩线，外部为保护管；浮子内部为永久磁铁，如图2所示。浮子随着液位的上升而上升、液位的下降而下降，并通过永久磁铁而形成磁场；变送器定时发出电流脉冲信号沿着磁致伸缩线向下传播，浮子向下运动时也产生一个磁场，当两个磁场相遇时会产生扭应力波并通过磁致伸缩线形成一个返回的电子脉冲。然后通过处理器将测量脉冲起始和返回所用的时间并把它们转换成液位的高度，从而测出液位。

(5）恒浮力式液位计：典型的恒浮力式液位计为浮子式液位计，如图3所示。

(6）电极式水位计：电极式水位计是一种电阻式液位计。它的测量部分由连通管和电阻组成，根据测量需要可以在连通管上安装多个电极。每个电极通过特殊工艺处理与管道形成绝缘，同时每个电极通过电线引出，而连通管作为一个公共电极与每个电极相连。当水位达到某一电极位置时，因为水具有导电性使其和该电极连通，使相应的氖灯发光，从而通过灯光所在的位置而测出水位。如图4所示。

 

(7）核辐射式液位计：射源发出辐射，射线穿透罐壁材料时被衰减，随着液面的变化，探棒处的辐射剂量率会相应地变化，探棒将辐射转化为电信号。核辐射式液位计一般由放射源、射源保护器、探棒和变送器组成。

 

(8）超声波物位仪：声波可以在气体、液体、固体中传播，声波在穿透截止时会被吸收而衰减，气体吸收#强，衰减#大；固体吸收#小，衰减#小，声波在穿透不同密度介质的分界面处还会产生反射，超声波液位计是根据声波从发射至接收反射回波的时间间隔与物位高度成比例的原理来检查物位的。 

 

3 制浆造纸常用的液位计安装注意事项和校准方式

3.1 智能膜片式液位变送器安装注意事项和校准方式

3.1.1 膜片式液位变送器的使用注意事项

(1）变送器在使用前需要对型号规格进行确认，确认铭牌上的型号规格与所要求的仪表一致。

(2）变送器避免安装在温度变化大、热辐射强的区域；避免安装在腐蚀性环境中，尽量安装在冲击少和振动小的场所。

 

3.1.2 膜片式液位变送器的安装事项

(1）在变送器周边施工时，应避免焊接电流通过变送器，不能将电机接地线搭接在仪表设备上。

(2）确保使用的垫圈内径大于隔膜密封内径，如果使用的垫圈内径小于隔膜密封内径，会影响膜片的正常工作，引起误差。

(3）在安装过程中注意不要损伤膜片的表面，由于膜片从法兰面凸起1毫米，如果将膜片面朝下会损伤膜片表面。

(4）不要扭曲挤压毛细管，也不要对毛细管施加过大的压力。

(5）进行液位测量时，#低液位（零点）应设在距高压侧膜片密封部中心50mm以上的位置。

(6）在安装法兰隔膜时，需要根据变送器所标识的HIGH、LOW所示，安装在桶槽液位计的高、低压侧。

(7）为避免温差引起的误差，可将毛细管束在一起。

(8）变送器本部尽可能安装在高压侧远传法兰隔膜密封安装部下方离之600～1300m m处，以便毛细管封入液形成正落差压尽可能地加在变送器的本体上，如果不能达到tuijian高度，可以按以下公式计算高度：

h=[(P-P 0)×dHg/ds]×7.5×10-3[mm]

H—高压侧过程连接与变送器之间的垂直高度（m m），h≤0:将变送器安装在高压侧过程连接下方h(m m)以上的位置；h≥0:将变送器安装在高压侧过程连接下方h(m m)以下的位置；P—槽罐压力；P 0—变送器#小压力。

 

3.1.3 电源电压与负载电阻的关系

在仪表回路中，外接负载电阻应保证250～600欧姆范围内，才能保证回路通讯正常，如图5。

3.1.4 智能变送器校准步骤和方法

液位变送器在投运前一般需要进行校准，一般需要进行零点、满量程校准；需要设定阻尼、量程、单位、显示单位等；根据需要进行正负迁移设置；仪表回路测试等。

(1）零点调整：零点调整有两种方法，其一通过变送器调零螺栓进行调整，另一种通过H A R T手操器进行零点调整。进行螺栓调零时需要注意的是调零后不能立即断电，如果调零30 s内断电，零点将恢复到原始值。

(2）满量程设定：将现场桶槽的液位加到满量程后，可通过显示器面板上的量程设定键结合外部调零螺栓，改变量程的上下限值，也可以通过H A R T手操器进行满量程校准。

 

3.2 磁性伸缩液位变送器安装注意事项和校准方式

3.2.1 磁性伸缩液位计安装注意事项

(1）在磁性伸缩液位计安装之前需要对其校准，确定液位计测量准确。

(2）对磁翻板液位计的浮球进行验证试验，根据浮球质量、体积和所测量的介质密度确定是否满足现场要求。

(3）安装磁翻板液位计后，在进行磁性伸缩变送器的安装，因磁杆较长，需对磁杆固定牢固，另外还需防止磁杆变形，影响到液位测量。

(4）为了防止磁性伸缩液位变送器所测信号干扰，需在DCS处加装信号隔离器。

(5）通过磁翻板液位计排污口排除的液位，使用密度计对其进行测量介质密度，确认磁性伸缩变送器所测液位是否准确。

 

3.2.2 磁性伸缩液位变送器的故障检查和校准

(1）根据磁性伸缩液位变送器输出电流值检查是否存在异常，一般情况输出信号为3.8m A至20.6m A，如果超过此数值，需要对磁性伸缩液位变送器电子元件进行检查，确认是否存在异常。

(2）如果磁性伸缩液位变送器输出信号波动或者跳动频繁，需要对线路检查确定线路无干扰，然后对磁杆进行消磁处理，可以通过在磁杆两端同向或者反向移动进行消磁处理。在对磁性伸缩液位变送器校准过程中需要避免磁体与磁杆方向成90°，从而造成磁杆出现磁化现象。

 

3.3 放射源式液位计安装注意事项和校准方式

3.3.1 放射源式液位计安装注意事项

(1）进行液位测量时，探棒需要竖直安装，如有可能，探测器头朝下。

(2）放射源的辐射角必须对准探棒测量范围，注意探棒上的量程标识。

(3）进行级联安装时，各台探棒量程间不能存在间隙。

(4）源盒和探棒的安装位置必须尽可能靠近容器，必须隔离所有辐射路径，确保辐射区内无任何人员。

(5）应采取防护措施，确保避免探棒长时间日晒，#好安装防护罩。

 

3.3.2 核辐射式液位计的校准

放射源在校准前需要进行简单的设定，参数设定完成后就可以进行标定操作。

(1）标定的简单步骤包括：重置标准值、探测器设置、基本设置。

⑵ 标定：两点标定、单点标定、多点标定三种标定方式。

①两点标定：两点标定（2-Point Calibration）是#常用的标定方法。尤其是在棒源标定的时候，更适合用两点标定。也可以用于点源和棒探测器的情况下。两点标定主要分成测量本底、空罐标定、满罐标定和检查标定结果四步。

②单点标定：当无法进行满罐标定或不希望满罐状态下射线被完全衰减时，可以进行单点标定。

③多点标定：多点标定中标定点至少为3个，#多可以输入10个标定点。多点标定时，需要知道各个标定点的物位高度。多点标定适用于各种连续料位测量。标定曲线见图6。

3.3.3 放射性本底说明

本底是指周围环境中天然存在放射性，天然的放射性本底的大小基本不发生变化。因此，不考虑天然的放射性本底的变化，认为本底是常数。测量到的本底计数率的大小与探测器的大小有密切的关系。如果本底测量发生错误，会导致后续测量发生漂移。在测量本底时，必须避免周围有其他放射源干扰。安装放射源、探测器完毕后，在空罐、放射源关闭状态下，测量本底。此时，放射源会有少量射线被探测器测量到，测量的本底将会偏大。

(1）空罐标定应满足的条件：按照设计图纸安装放射源、探测器完毕；打开放射源；清空料仓中的物料，如果无法清空，至少应保证料位高度低于测量范围的#低点；如果上述第3条仍无法满足，那么如果知道当时的物位高度，例如20%，则需要调整低位标定点（将零点的0%更改为20%）。但是由此会带来零点测量的误差。当零点条件满足后应尽快重新标定。

(2）单点指数标定说明：如果满点标定无法进行，则使用单点标定模式。输入零点的标定数据以及料仓的内径，以及待测物料的密度，系统自动计算满点数据作为标定数据。

(3）多点标定说明：测量精度要求较高；料仓形状不规则，例如：锥形或平放的柱形；料仓内测量路径上有搅拌器等其他物体。如果无法用料仓待测物加料到不同的高度来进行标定，也可使用和待测物密度相近的材料来替代，进行标定。一般用水来作替代品。

 

(4）调整低位标定点说明：零点标定可以影响整个标定曲线。因此，调整零点后，需要对所有的标定点进行调整，以保持标定曲线的形状不发生变化。出现下面的情况时，需要调整零点：①以前进行过多点标定，现在想仅通过零点调整更新标定曲线；②计算了理论曲线（标定点的理论值），通过调整零点，输入理论值，更新标定曲线。

 

4 结论

液位计是制浆造纸行业中常见的一种仪器，通过对常见的法兰式液位变送器、磁性伸缩液位变送器、放射源料位计等液位仪表的工作原理、安装注意事项和校准调试等各方面知识的介绍，给从事制浆造纸仪表技术人员参考和借鉴。