摘　要 ：在化工设计中，液位仪表的作用非常重要，但常规液位计因为受自身测量原理影响，大多需与工艺介质接触，在一些高压、高黏、结晶、自聚场合存在局限性。外测液位计采用声纳原理，安装于罐体外壁，与工艺介质实现了隔离，是一种xj****且前途广泛的新型液位计。对外测液位计的原理、结构进行了介绍，并与其他类型液位计进行了比较，zui后对设计过程中，外测液位计选型应该注意的问题进行了探讨。

    石油化工装置工艺复杂，多高温高压，易燃易爆，安全问题不容忽视。液位仪表，可以随时反映出装置的运转状况，与整个工厂的安全息息相关。液位计形式多样，选用一台合适的液位计至关重要，在一些高粘、结晶等场合，传统接触式液位计经常发生卡球、挂缆、泄漏、波动、虚假液位等现象，为解决这些问题，外测液位计应运而生。

    1 几种常用的远传液位计

    常规液位计中，差压式液位变送器、雷达液位计、磁致伸缩液位计、浮筒液位计等应用较为广泛，但它们因受自身测量原理影响，都存着一定的不足。

    1.1 差压式液位变送器

    双法兰（或单法兰）差压式变送器是利用罐内液位改变时，液位产生的静压也随之变化的原理工作的。

    优点 ：稳定性好，性价比高，不受罐内件影响。

    缺点 ：需接触介质，受密度影响大，在毛细管过长时存在滞后。

    1.2 雷达液位计

   雷达液位计分非接触式雷达和导波雷达两种，原理是液位计向液面发射高频雷达脉冲（导波雷达沿钢缆、探棒），然后测量发射波和回波的时差，从而计算出液面高度。

    导波雷达优点 ：不受温度、蒸汽、粉尘、泡沫等的影响。

    缺点：以接触介质，对介电常数有要求，钢缆、探棒易挂料，钢缆可能脱落。

    非接触式雷达优点 ：不接触介质。

    缺点 ：对介电常数有要求，不适合汽化、带泡沫介质，对安装位置、法兰高度有限制。

    1.3 磁致伸缩和浮筒液位计

    磁致伸缩液位计原理是利用发送器发送低电流脉冲信号，沿磁致伸缩线向下传输，产生环形磁场，当磁场遇到浮球时，和浮球内磁场产生扭应力脉冲，被接收器接收，根据脉冲发出到接收的时间差，计算出液位高度。

    浮筒液位计是基于浮力原理，扭力管受到浮筒所产生的扭力矩时转过一个角度，变送器把这个角度转换成4~20mA 信号，与被测量的液位成正比。

    优点 ：精度高，可用于短间距。

    缺点 ：接触介质，不适合黏稠介质，浮球易卡死，不能用于小密度，维修费用高。

    以上是在化工设计中常见的一些液位计，可以看到，除非接触式雷达不与工艺介质有直接接触外，其它液位计都与工艺介质接触，且所有液位计都需在设备上开安装孔。这些因素，使液位计在某些苛刻工况下选型十分困难。

    2 外测液位计的原理和组成

    2.1 外测液位计的原理

    外测液位计是一种利用声纳测距原理，并采用微振动分析技术，从容器外测量液位的新型液位仪表。声纳测距原理 ：由吸附在储罐底部的液位探头发射声波，穿透罐壁并在液体内传播，当声波到达液面时，会被反射一部分形成回波，回波信号到达罐底，穿透罐壁，被液位探头接收，并传至液位计主机内。根据发射和接收到回波的时间差，计算出液位高度。

    微振动分析技术 ：实际生产中工况复杂，罐型不同 ；罐内有内件、盘管 ；工艺介质黏稠、含杂质 ；温度变化等。这些因素会产生很多干扰信号，让液位探头接收到的回波信号变复杂，微振动分析技术会自动判断正确的液位信号，很好地解决回波干扰问题。

    自动校准功能 ：当液体的温度、成分发生变化时，会对声纳信号在液体里的传播速度产生影响，带来测量误差。为确保仪表测量精度，可在容器内加装校准器，用校准探头测量校准器内液柱的长度（校准器长1m），得到声纳在液体里的实际传播速度，在液位计主机内对液位的测量结果进行补偿修正，消除液体温度和成分变化对测量精度的影响。

    2.2 外测液位计的组成

    外测液位计由液位探头、校准探头和液位计主机三部分组成，针对不同场合，还可设置校准器、转向器、探头安装座、仪表保护箱等组件。

    液位探头直接吸附在罐底的外壁上，负责发出声纳和接收回波。

    校准探头在罐体外壁的安装形式同液位探头。

    转向器一般用于罐底无法安装液位探头的工况，将液位探头安装在罐体侧面，再通过转向器将声波反射到液面。液位计主机安装在被测容器旁，将检测信号进行接收、分析和计算后，转变成4~20mA 标准模拟量信号，传输 DCS 进行集中显示，也可提供 MODBUS、TCP 等通讯方式。

    3 外测液位计的优势和不足

    3.1 外测液位计的优势

    （1）可不接触容器内的介质，实现隔离，安全性高，适合各种恶劣工况、危险环境，不会出现磨损、腐蚀等情况，可靠耐用，维护工作量小。

    （2）无需在容器上开孔，解决了在线安装、调试问题，安装方便，实施简单，很适合在在线改造项目中应用。

    （3）自动实时在线校准，测量精度高，减少调校工作量，降低人工成本。

    （4）测量范围宽，可达30m ；测量精度高，可达 ±0.1%。

    （5）适用于油罐车、化学液体运输车辆的液位连续测量，无需对罐车进行改造。

    3.2 外测液位计的不足

    （1）不能测固体物料、浆料、乳浊液、悬浊液等介质，也不能用于严重沉积和结晶液体。

    （2）介质动力黏度不能大于30mPa · s，介质温度不能超过 -40~220℃。

    （3）容器底部存在300mm 盲区。

    （4）当容器壁为多层材料时，层间需紧密接触，无气泡或气体夹层。容器的内外壁表面需平整，且弧度不能过大。

    （5）不宜用在容器内有搅拌、隔板的场合。

4 外侧液位计的选型和应用

在设计工作中，根据每个项目不同，做出合理、优化的

外测液位计选型方案。从投产应用的情况来看，效果很好。

    4.1 丁二烯

    在某橡胶项目中，需对球罐中的丁二烯进行液位测量，丁二烯易自聚产生高分子聚合物，普通液位仪表选用受限较大。根据《罐区自动化系统设计规定》要求“每座压力储罐应配备两套***立且不同类型的液位测量仪表”，本项目若选用常规接触式液位计，丁二烯在检测口死角处自聚的可能性非常大，所以液位计选型优先考虑非接触式。zui终，在罐顶设置了一套非接触式雷达液位计，在罐底设置了一套外测液位计。

    经现场应用后，外测液位计测量准确，效果很好。

    4.2 液氨

    在某液氨球罐设计中，外测液位计也有良好的应用。储罐内的液氨是一种无色、有刺激性气味的有毒液体，具有一定的腐蚀性。因液氨密度受温度影响较大，差压式液位计在本项目中不适用，zui终选用外测液位计进行检测。

    4.3 高压储罐

    在某高压加氢装置中，因高压储罐上原液位计参数不稳，业主想新增一台液位计与之比对。但该高压容器现场安装空间狭小，不具备重新开口条件，后经协商，决定采用一台外测液位计，既避免了装置停车动火带来的经济损失，又杜绝了压力容器新增泄漏点的安全隐患，安装简单、准确可靠，可谓一举三得。

    4.4 其他

    外测液位计在一些介电常数较低，如液化气（介电常数<1.9）或液面含有大量气泡等雷达液位计不宜使用的场合，可以很好地替代雷达液位计 ；在一些强腐蚀的酸碱储罐，如液氯储罐等，外测液位计也大有用武之地。外测液位计常见可用介质包括液氯、液化气、液氨、乙烯、丁二烯、汽油、柴油、苯、液溴、盐酸、碱液、******、甲醇、氯乙烯、氢氟酸、乙二醇、丙烷、石脑油、环氧乙烷、二甲醚。

    5 结束语

    外测液位计因其可在线安装、调试，无需在容器上开孔作业，与工艺介质完全隔离等特点，用途非常广泛，特别在易燃易爆、剧毒、腐蚀性强、黏稠、高压、无菌等场合优势尤为突出。随着人们对环境保护意识的日渐加强和对人身安全的逐渐重视，在经济迅猛发展的当代，这种非接触型的外测液位计以其安全性高，维护量小的优势，将会越来越受到人们的欢迎，成为液位检测仪表家族中的佼佼者。