关于浮球式液位计两种实用的检定方法研究与探讨

  本文概述：从液位计的测量原理、分类出发，详细论述了液面型及界面型浮球式液位计的及需要注意的几点。重点阐述了液面型液位计与被测介质密度差异的修正以及用水做检定介质时水的密度与被测介质密度差异的修正。

  液体生产原料及产成品的液位测量对于工业生产而言，是一项重要的生产控制数据。在每一个涉及到液体工业原料的现场，我们都会看到大量的液位计及界面计在使用。所有这些液位测量及控制管理系统，我们这里统称为液位计。其对于维持生产的过程控制管理系统中还是用在保证安全的紧急关断系统中，都起着非常非常重要的作用。生产中要让液位计始终处于一个稳定的运作时的状态，才可能正真的保证生产稳定进行，这是企业最终生产出高品质的产品的基础，同时也是保证安全生产的主要的因素。因此，液位计的检定和日常维护工作就显得很重要。只有保证了液位计的准确可靠才可能正真的保证其在工程中的使用并发挥其重要作用。

  根据阿基米德定律，当一个物体放在液体中时，液体对它有一个向上的浮力。浮力的大小等于物体排开液体的重量，浮力式液位计工作原理正是基于此。按照工作原理分类，液位计可分为：直读式(玻璃管、磁翻板液位计)、浮力式(浮球液位计)、静压式(单法兰液位变送器等)、电磁式、超声波式和辐射式等。浮力式液位计又分为恒浮力式液位计（如浮球式液位计）和变浮力式液位计。本文探讨的是用于石油工业中最多的恒浮力式液位计的检定方法。在工业生产里，常常需要测量容器内的固体料位、液体液位和两种不相混合物料的分界界面位置，我们把这种测量统称为物位测量。相应的把测量固体料位的仪表称料位计，测量液位的仪表称液面型液位计，测量分界面位置的仪表称界面型液位计。

  液位计安装前必须与数据表（设计的基本要求）核实各项参数。最主要的检查项目包括：位号、量程、准确度等级、被测介质密度、输出信号类型（石油工业中大多为4～20mA输出，本文仅以此输出信号为例）、被测介质的温度和压力等。

  石油工业中的液位计量程的确定是以罐体最底部为基准来确定的，如200～1200mm。这里的200mm是指液位计外筒与罐体连接的下法兰（以下简称下法兰，液位计外筒与罐体连接的上法兰简称上法兰）水平中心线距离罐底的距离。当我们将安装后必须检查传感器零位是否距离罐底部200mm，即零位应与下法兰中心在同一水平线上。这一点非常重要。

  变送器的测量范围即内部参数的数值。变送器的测量范围下限一般为0mm，上限为液位计上下两法兰之间的距离。如液位计量程为200～1200mm，那么变送器的测量范围应设定下限LRV为Omm，上限URV为1000mm。这里大家应注意变送器的测量范围与液位计量程不是一个概念。如变送器带液晶显示，当液位到达下法兰时，我们如何使液晶显示为200mm输出为4mA呢？大多数厂家在菜单里都有此功能，以KTEK生产的液位计为例，其菜单里有液位计偏移量的设定，我们大家可以将此数值改为200。如果此项小数点前只有两位，那就能先将单位改成cm，将液位计偏移量改为20，然后再将单位改成mm即可。

  浮球磁性点位置的确认很重要，对于检定工作也最重要，目前也没有相关文献提出非常好的办法。为此这里提出几个方法与各位共同探讨。

  方法一：由于浮球在工作时一直浮在介质中上下运动，根据阿基米德定律，可以用电子秤测量得到浮子质量，接下来对浮球排开介质的体积V建立数学模型。用游标卡尺测量出球半径，即可求出为浮球磁性点到浮球底部的实际高度h。由于浮球上是一圈磁性带，很难测出其磁性点。能够准确的通过厂家给出的数据h来与h比较，那么就会得到一个差值△h。这个值我们作为修正的一个分量。

  方法二：由于我们的石油工业中用到的液位计其测量的介质密度一般在（0.8～1.0）×103kg/m3范围内，因此我们大家可以用0.8×103kg/m3密度的酒精来配制合适密度的混合溶液：溶液配比完成后，为了验证混合溶液是否为我们应该的密度的液体，可用相应准确度等级的密度计做验证。然后将浮球放入盛有标准液体的量筒中，实验得出矗。理论上磁性点应该与液面重合，实际有可能存在一定的差异，因此就需要进行修正差值△h。

  传感器、变送器、浮球等原件确认完成后，将浮球装入液位计外筒。由于浮球与被测介质密度的差异而产生的高差修正，这里介绍两个方法：方法一：将变送器的量程由原来的LRV、uRV改为LRV+△h、URV+△h。将偏移量减去△h即可。方法二：将传感器上移△h。方法一较方法二，简单方便，工作量小。

  现有一浮球液位计被测介质密度为O.85×103kg/m3，输出信号为4～20mA。测量范围200～1200mm，准确度等级0.25级。厂家提供的h为172mm。检定如下：

  2.2 将传感器零点与下法兰中心线密度的标准液体。根据厂家提供的h在浮球上标注出其位置，然后用游标卡尺向浮子底部标注出刻度，便于读数。把浮球放入配制好的标准液体中读出h为170mm，那么△h为2mm。

  2.7 也可以用洁净的水作为检定介质。但要知道由于水的密度与被测介质的密度差引起的高差。具体做法是将浮球放入盛有洁净水的量筒中读出其高度值hw，由于水与被测介质密度差引起的高差值△h=h-hw，则检定点就变成了：200mm-△h、450mm-△h、700mm-△h、950mm-△h、1200mm-△h。输出分别为4，8，12，16，20mA。误差不超过0.04mA为合格。

  综上所述，本文提及的浮球式液面型液位计的检定方法是较为全面且符合实际的。其用途也是很突出的，尤其是在维持生产的过程控制管理系统中以及使用在保证安全的紧急关断系统中均能发挥其及其重要的作用。