一、前言
在形形色色的传感器大军中，液位计占有重要的地位，它是我们生产生活的安全保障。市面上出现的液位计有数十余种，目前企业常用的有浮筒液位计、浮球液位计、差压式液位计、导波雷达液位计等。
二、浮筒液位计
1、工作原理
浮筒液位计由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和指示器。浸在液体中的浮筒受到向下的重力，向上的浮力和弹簧弹力的复合作用。当这三个力达到平衡时，浮筒就静止在某一位置。当液位发生变化时，浮筒所受浮力相应改变，平衡状态被打破，从而引起弹力变化即弹簧的伸缩，以达到新的平衡。弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移。这样，通过指示器内磁感应元件和传动装置使其指示出液位。
2、特点及适用场合
2.1现场指示、远传兼容；
2.2测量范围大，最大可达3000mm；
2.3工作可靠，良好的精度和灵敏度；
2.4耐高温、高压，耐腐蚀性能强；
2.5现场调试方便，易于检查和维护。 由于它直观、稳定、可靠性高、因而对连续生产的炼油、化工中的重要容器、设备，如塔类、贮罐中间容器等的液位测量都非常适用，但不适合高粘度介质液位的测量。
3、故障现象及处理
3.1高输出：检查过程变量是否超出范围；检查接线端子、针脚或插座；检查电源电压；电子线路组件故障。
3.2输出不稳定：检查线路电压；是否有间歇短路、开路或多点接地；电路板故障。
3.3无输出或低输出：检查线路电压；是否有短路或多点接地；检查信号线极性；检查回路电阻；检查量程；电路板故障；赃物在浮筒内部堆积。
三、 浮球液位计
1、工作原理
浮球液位计结构主要是基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球在被测介质中的位置受浮力作用影响，液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串连入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过测量电学量的变化来反映容器内液位的情况。
2、特点及适用场合
2.1结构简单、使用方便
2.2性能稳定、使用寿命长、便于安装维护 几乎可以适用于各种工业自动化过程控制中的液位测量和控制，可以广泛运用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制药、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位测量、控制与检测。
3、故障现象及处理
3.1现场变化，显示不随液位变化：检查转轴与变送器是否接触良好；检查电源电压；检查零点、量程；传感器故障；电路板故障。
3.2实际液位变化，现场不变化：外平衡杆与转轴脱开；重锤未调整好；内连接件松动脱落；球杆变形；浮球脱落；浮球破裂；介质汽化
四、差压式液位计
1 、工作原理
差压式液位汁是利用容器内液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的，如图1所示。差压变送器的一端接液相，另一端接气相时根据流体静力学原理，我们知道，变送器正压室受到的压力为：Pl=P气十ρgH。式中H：液位高度;ρ：介质密度;g：重力加速度;P气：气相压力。 图1差压变送器测量液位计示意图 差压变送器负压室压力P2=P气，则正负压室的差压为：ΔP=P1-P2。通常，被测介质的密度是已知的。因此，测得差压值就能知道液位高度。
2、特点及适用场合
2.1可做到高密封、防泄漏
2.2高温、高压、高粘度、强腐蚀性条件下安全可靠地测量液位
2.3全过程测量无盲区、显示醒目，读数直观，并且测量范围大 配上液位报警、控制开关，可实现液位或界位的上下限报警和控制。安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。为比较成熟的液位测量仪表，测量精度较高，维护量少。单法兰（单引压线）液位计一般用于敞口或常压容器，密闭带压设备应选用双法兰（双引压线）液位计。
3、故障现象及处理
3.1液位变化较大：介质波动大或汽化严重；上引压线或下引压线不畅通；介质有结晶；毛细管内传压介质跑损；膜盒损坏；伴热温度过高。
3.2显示不变化：切断阀未打开；引压线堵塞；量程、零点未调整好；膜盒处有杂物堆积；毛细管被挤压不通；电路板故障。
五、导波雷达液位计
1、工作原理
导波雷达液位计的基础是电磁波的时域反射原理，微波脉冲不是通过空间传播，而是通过金属导波杆传播，当遇到与液面的接触面时，由于波导体在气体和液体中的导电性能不同，使波导体的阻抗发生骤然变化，从而产生一个液位原始脉冲，同时在波导体顶部具有一个预先设定的阻抗，该阻抗产生一个可靠的基本脉冲，雷达液位计检测到液面脉冲后与基本脉冲进行比较，从而计算出液面高度。
2、特点及适用场合
2.1测量不受罐体形状的影响
2.2不受介电常数、温度、压力和密度的影响
2.3不受物位表面波动、粉尘、蒸汽和泡沫的影响
2.4测量长度可以灵活变更，无须标定
2.5测量结果具有高精度、可重复性、高分辩率
2.6 适用的压力范围高达40bar 导波雷达液位计应用于水液储罐、酸碱储罐、浆料储罐、固体颗粒、小型储油罐。各类导电、非导电介质、腐蚀性介质。如煤仓、灰仓、油罐、酸罐等。
3、与普通雷达液位计的比较
3.1普通雷达为非接触式测量，导波雷达为接触式测量，这样就意味导波雷达更需考虑介质的腐蚀性和粘附性，而且过长的导波雷达安装和维护更加困难。普通雷达可以互换使用，而导波雷达由于导波杆（缆）长度根据原工况固定，一般不能互换使用，受此影响导波雷达的选型要比普通雷达麻烦。测量固体物料时，导波雷达还要考虑导波杆（缆）的受力情况，也是由于受力的原因一般用导波雷达的测量距离不会很长，而普通雷达在30、40m的罐体上应用比较常见，甚至可测到60m。另外一般的导波雷达还有底部探测功能，可以根据底部回波信号能测量值加以修正，使信号更为稳定准确。
3.2不过在一些特殊工况导波雷达有明显的优势，如罐内有搅拌，介质波动大，这样的工况用底部固定的导波雷达测量值要比变通雷达稳定；还有小罐体内的物位测量，由于安装测量空间小（或罐内干扰物较多），一般普通雷达不适用，这时导波雷达的优势就显现出来了；再有是低介电常数的工况，无论雷达还是导波雷达测量原理都是基于介质介电常数差别，由于普通雷达的发射的波是发散的，当介质介电常数过低时，信号太弱测量不稳定，而导波雷达波是沿导波杆传播信号相对稳定。
4、故障现象及处理
4.1液位、输出百分数与回路值波动：重新组态探头长度和偏差；依靠其他设备确认准确液位；调整阻尼系数；重新组态回路值。
4.2不论液位高低，输出为同一数值：确认探头长度；调整偏置值，已达到精确数值。
4.3无液位信号：检查介质介电常数；液位在顶部过渡区，组态时没有设置；线路板或16针连接器工作不正常；检查探头长度组态；可能有介质在探头上搭桥；介电常数选择不正确。 4.4.4输出或最大，或最小，不精确：介质不纯，如油带水；介质或杂物在探头上搭桥；导波杆堵塞；有泡沫或粘稠物；探头顶部密封处有杂物
六、常用液位计的使用
1、安装使用及注意事项
1.1上、下法兰不能偏向受力；
1.2表体要垂直；
1.3各附件连接可靠；
1.4要考虑到日后操作、观察、检修的方便；
1.5投用时一般先打开上切断阀，后开下切断阀；
1.6尽量避开震动较大部位。
2、液位计的选型原则
2.1考虑工况，如介质的性质、工作温度、工作压力、是密闭容器还是敞口容器等的要求。
2.2考虑工作要求，可靠性、测量精度、测量范围等。
2.3经济性要求。 综合考虑上述要求，选出合适的液位计。
结论：本文介绍了几种常用的液位计的工作原理、特点及适用场合、应用故障和排除、安装使用注意事项及选型原则。
在形形色色的传感器大军中，液位计占有重要的地位，它是我们生产生活的安全保障。市面上出现的液位计有数十余种，目前企业常用的有浮筒液位计、浮球液位计、差压式液位计、导波雷达液位计等。
二、浮筒液位计
1、工作原理
浮筒液位计由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和指示器。浸在液体中的浮筒受到向下的重力，向上的浮力和弹簧弹力的复合作用。当这三个力达到平衡时，浮筒就静止在某一位置。当液位发生变化时，浮筒所受浮力相应改变，平衡状态被打破，从而引起弹力变化即弹簧的伸缩，以达到新的平衡。弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移。这样，通过指示器内磁感应元件和传动装置使其指示出液位。
2、特点及适用场合
2.1现场指示、远传兼容；
2.2测量范围大，最大可达3000mm；
2.3工作可靠，良好的精度和灵敏度；
2.4耐高温、高压，耐腐蚀性能强；
2.5现场调试方便，易于检查和维护。 由于它直观、稳定、可靠性高、因而对连续生产的炼油、化工中的重要容器、设备，如塔类、贮罐中间容器等的液位测量都非常适用，但不适合高粘度介质液位的测量。
3、故障现象及处理
3.1高输出：检查过程变量是否超出范围；检查接线端子、针脚或插座；检查电源电压；电子线路组件故障。
3.2输出不稳定：检查线路电压；是否有间歇短路、开路或多点接地；电路板故障。
3.3无输出或低输出：检查线路电压；是否有短路或多点接地；检查信号线极性；检查回路电阻；检查量程；电路板故障；赃物在浮筒内部堆积。
三、 浮球液位计
1、工作原理
浮球液位计结构主要是基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球在被测介质中的位置受浮力作用影响，液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串连入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过测量电学量的变化来反映容器内液位的情况。
2、特点及适用场合
2.1结构简单、使用方便
2.2性能稳定、使用寿命长、便于安装维护 几乎可以适用于各种工业自动化过程控制中的液位测量和控制，可以广泛运用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制药、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位测量、控制与检测。
3、故障现象及处理
3.1现场变化，显示不随液位变化：检查转轴与变送器是否接触良好；检查电源电压；检查零点、量程；传感器故障；电路板故障。
3.2实际液位变化，现场不变化：外平衡杆与转轴脱开；重锤未调整好；内连接件松动脱落；球杆变形；浮球脱落；浮球破裂；介质汽化
四、差压式液位计
1 、工作原理
差压式液位汁是利用容器内液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的，如图1所示。差压变送器的一端接液相，另一端接气相时根据流体静力学原理，我们知道，变送器正压室受到的压力为：Pl=P气十ρgH。式中H：液位高度;ρ：介质密度;g：重力加速度;P气：气相压力。 图1差压变送器测量液位计示意图 差压变送器负压室压力P2=P气，则正负压室的差压为：ΔP=P1-P2。通常，被测介质的密度是已知的。因此，测得差压值就能知道液位高度。
2、特点及适用场合
2.1可做到高密封、防泄漏
2.2高温、高压、高粘度、强腐蚀性条件下安全可靠地测量液位
2.3全过程测量无盲区、显示醒目，读数直观，并且测量范围大 配上液位报警、控制开关，可实现液位或界位的上下限报警和控制。安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。为比较成熟的液位测量仪表，测量精度较高，维护量少。单法兰（单引压线）液位计一般用于敞口或常压容器，密闭带压设备应选用双法兰（双引压线）液位计。
3、故障现象及处理
3.1液位变化较大：介质波动大或汽化严重；上引压线或下引压线不畅通；介质有结晶；毛细管内传压介质跑损；膜盒损坏；伴热温度过高。
3.2显示不变化：切断阀未打开；引压线堵塞；量程、零点未调整好；膜盒处有杂物堆积；毛细管被挤压不通；电路板故障。
五、导波雷达液位计
1、工作原理
导波雷达液位计的基础是电磁波的时域反射原理，微波脉冲不是通过空间传播，而是通过金属导波杆传播，当遇到与液面的接触面时，由于波导体在气体和液体中的导电性能不同，使波导体的阻抗发生骤然变化，从而产生一个液位原始脉冲，同时在波导体顶部具有一个预先设定的阻抗，该阻抗产生一个可靠的基本脉冲，雷达液位计检测到液面脉冲后与基本脉冲进行比较，从而计算出液面高度。
2、特点及适用场合
2.1测量不受罐体形状的影响
2.2不受介电常数、温度、压力和密度的影响
2.3不受物位表面波动、粉尘、蒸汽和泡沫的影响
2.4测量长度可以灵活变更，无须标定
2.5测量结果具有高精度、可重复性、高分辩率
2.6 适用的压力范围高达40bar 导波雷达液位计应用于水液储罐、酸碱储罐、浆料储罐、固体颗粒、小型储油罐。各类导电、非导电介质、腐蚀性介质。如煤仓、灰仓、油罐、酸罐等。
3、与普通雷达液位计的比较
3.1普通雷达为非接触式测量，导波雷达为接触式测量，这样就意味导波雷达更需考虑介质的腐蚀性和粘附性，而且过长的导波雷达安装和维护更加困难。普通雷达可以互换使用，而导波雷达由于导波杆（缆）长度根据原工况固定，一般不能互换使用，受此影响导波雷达的选型要比普通雷达麻烦。测量固体物料时，导波雷达还要考虑导波杆（缆）的受力情况，也是由于受力的原因一般用导波雷达的测量距离不会很长，而普通雷达在30、40m的罐体上应用比较常见，甚至可测到60m。另外一般的导波雷达还有底部探测功能，可以根据底部回波信号能测量值加以修正，使信号更为稳定准确。
3.2不过在一些特殊工况导波雷达有明显的优势，如罐内有搅拌，介质波动大，这样的工况用底部固定的导波雷达测量值要比变通雷达稳定；还有小罐体内的物位测量，由于安装测量空间小（或罐内干扰物较多），一般普通雷达不适用，这时导波雷达的优势就显现出来了；再有是低介电常数的工况，无论雷达还是导波雷达测量原理都是基于介质介电常数差别，由于普通雷达的发射的波是发散的，当介质介电常数过低时，信号太弱测量不稳定，而导波雷达波是沿导波杆传播信号相对稳定。
4、故障现象及处理
4.1液位、输出百分数与回路值波动：重新组态探头长度和偏差；依靠其他设备确认准确液位；调整阻尼系数；重新组态回路值。
4.2不论液位高低，输出为同一数值：确认探头长度；调整偏置值，已达到精确数值。
4.3无液位信号：检查介质介电常数；液位在顶部过渡区，组态时没有设置；线路板或16针连接器工作不正常；检查探头长度组态；可能有介质在探头上搭桥；介电常数选择不正确。 4.4.4输出或最大，或最小，不精确：介质不纯，如油带水；介质或杂物在探头上搭桥；导波杆堵塞；有泡沫或粘稠物；探头顶部密封处有杂物
六、常用液位计的使用
1、安装使用及注意事项
1.1上、下法兰不能偏向受力；
1.2表体要垂直；
1.3各附件连接可靠；
1.4要考虑到日后操作、观察、检修的方便；
1.5投用时一般先打开上切断阀，后开下切断阀；
1.6尽量避开震动较大部位。
2、液位计的选型原则
2.1考虑工况，如介质的性质、工作温度、工作压力、是密闭容器还是敞口容器等的要求。
2.2考虑工作要求，可靠性、测量精度、测量范围等。
2.3经济性要求。 综合考虑上述要求，选出合适的液位计。
结论：本文介绍了几种常用的液位计的工作原理、特点及适用场合、应用故障和排除、安装使用注意事项及选型原则。
