物位测量仪表故障分析与应用王华东

王华东

摘要：随着电力行业科学技术的不断发展和进步，对电力行业相关测量等数据的精确度要求也在逐渐提高，其中物位测量仪表在电力系统有广泛应用。本文通过对物位测量仪表的发展趋势及在不同系统下物位测量仪的具体应用类型进行分析，深入研究物位测量仪表在应用过程中出现的故障，提出相应的解决办法，通过本文对物位测量仪表的进一步发展和应用进行阐述。

关键词：超声波物位计；雷达物位计；测量检测；故障分析；应用.

引言：随着国家测量技术的不断发展，物位测量领域也在发生着巨大的改变，市场上出现各种样式的物位测量仪表，其中通过非接触的测量方式得到较为广泛的应用。例如采用的超声波、雷达等声智能技术，具有一定抗腐蚀性和免维护性，相比较传统的浮球式机械开关、差压式液位计、电接点、磁柱式等测量技术和仪表的使用寿命较长，测量的精确度显著提高，因此在电力行业中通过物位测量仪表的改善和应用，能够全面提高电力行业的安全生产水平和测量准确度。

一、物位测量仪表的发展趋势及方向

物位测量仪表作为一个中工业自动化仪表，在电力行业中被广泛应用，现阶段物位测量仪表中以差压式液位测量的较多应用于以液体为介质的容器，以重锤式测量主要用于煤、灰系统；密闭容器一般还设有磁柱式液位计，特点为直接的显示方式。随着电力行业和技术的发展进步，相关工业市场对物位测量仪表的要求逐渐提高，要求精度更高，操作便捷，数据也更为准确可靠。超声波式和射频导纳式等非接触液位测量仪表的市场逐渐扩大，虽然目前超声波液位计被普遍应用，但是该液位计的测量效果和性价比并不是最为理想的测量工具，相比雷达超声波液位计等多种测量方式，应根据应用区域和不同介质进行选择。随着市场的发展和要求功能的提高，雷达、光纤、超声波等多种形式液位计的应用也会逐渐普及。

二、不同系统下物位测量仪的应用类型

（一）超声波物位计与微波物位计

1.超声波物位计

随着科学技术的发展，超声波物位计逐渐的被更多的工程所接受，作为非接触式仪表的一种，超声波液位计可以被应用到关于液体介质的容器中，仪表自身配置报警继电器，根据现场还可以选择分体控制，分体显示仪表可安装在安全区域，方便现场操作人员的操作与观看。以对电厂油箱的测量为例为例，超声波物位计的换能器发射力较强，还可以自行清洁表面，工作性能得到显著提高，此外采用的微处理程序和智能信号处理技术，让超声波物位计能够适应各种复杂的情况，除此之外主要采用非接触式的连续测量方法，减少了维护的时间。其中十点物位计具有十个换能器，可以同时测量十个贮槽的液位，[是否写超声波的原理及适用性、特点？]同时还具有警报和模拟输出等零件设备，可以根据用户的不同需求，在不同的装油贮槽项目中组成不同的控制系统，进行使用。十点物位计[十点物位计是超声波的一种类型吗？是的超声波物位计用于液体和颗粒状固体等物位的监控。多种型式可选，最大量程60米，具有单点、双点和十点物位测量]的性价比较高、而且需要维护的情况较少，安装便捷，给企业节约了大量的成本。

2.微波物位计

和超声波物位计不同，微波物位计不受温度和压力的限制，适用于高温高压的液体液位探测中，还可以适用于粉尘较大的固体物位测量，比如煤粉仓和渣仓等环境中不适合使用微波物位仪，如果必须使用微波物位计的情况下，可以采用给物位计套上防尘罩的方式提高微波抗粘附的能力。在安装微波物位计的时候需要考虑物位计的安装位置以及是否需要安装导波管，因为微波物位计在使用过程中可能会产生较多的杂波，因为安装的位置必须在贮槽半径的中间位置，避免产生回波，如果必须安装在顶部中间，就需要安装导波管，将回波信号反射。

（二）脉冲与调频连续波雷达物位计

1.脉冲雷达物位计

脉冲和调频连续波雷达都是根据微波物位计的波形分出来的，而脉冲雷达的发射原理较为简单，通过雷达想目标发射出高频脉冲，进而通过对反射回来的微波进行测量，求出发送和接受之间的延迟，得出液体液位。早期脉冲雷达采用的是时间拓展的方法，进行测量和记录，盲区小，波长短，一般有杆式和缆式两种探测组件，可应用各种复杂工况，如粉尘，小介电常数及吹扫应对各种粘附工况，可适合测量强腐蚀液体，耐高温高压，有极强的抗干扰能力。

2.调频连续波雷达物位计

不同于脉冲雷达物位计，调频连续波雷达物位计的发射原理是通过发射具有一定带宽和频率的连续信号，且信号具有线性变化，再根据反射回来的连续信号进行傅里叶变换，针对发送和接受的两个信号之间的频率差进行计算两个信号之间的时间差，进而通过时间差得到距离值。通过发射频率调制的连续波信号的精确度较高，但是这种物位仪对线性度的要求较高，常常采用的是锯齿波高频方式。虽然是目前精确度最高的雷达液位计、适用范围广、耐腐蚀和高温，但是此种液位计的价格较贵，成本较高，无法被广泛使用。

三、常见物位测量仪表的故障分析及处理方法

（一）超声波物位计

超声波物位仪极容易受到粉尘和蒸汽的影响，超声波物位仪的除了应用在相关液体液位测量中，还可以应用在煤仓的煤料位的测量中，但是在使用过程中容易出现仪表显示为零，尤其是在冬季故障容易出现更加的频繁，想要从根本上解决这一问题，可以在此类粉尘和蒸汽较多的情况下，在超声波物位仪外加入一套压缩空气的吹扫风幕，阻断蒸汽，吹散粉尘，从根本上保证超声波物位仪测量的准确性。除此之外，还要避免超声波物位仪在使用过程中还存在物料散射和换能器老化以及环境震动造成料位虚假等故障。以电厂为例的油箱在线检测和控制中，若超声波物料仪出现虚假料位，将给系统和设备的正常运行造成威胁，严重危及机组的安全运行。针对这一现象，首先要考虑设备的安装方式是否合理，较为广泛的采用垂直悬空的安装技术，检查探头是否垂直，液面和超声波间有无障碍物阻断声波的发射及接收；同时必须做好定期的探头清理擦拭，防止因介质高温导致探头积聚水汽或杂质，尤其在易发挥的介质环境不宜应用，这也是影响测量的一个关键因素。

（二）雷达物位计

雷达物位计在发展的过程中，技术逐渐成熟的过程中也出现了很多故障问题，故障问题主要雷达物位仪的选型不当、安装不当、天线挂料、外界电磁干扰以及虚假回拨抑制等多种故障问题，这种故障问题会让物位仪收到动态干扰，检测过程中发生偏移，产生误差。雷达物位计往往应用于对电厂的水、煤等物体进行测量，某工厂在对相关液体液位进行测量的过程中，由于物料本身的挥发和喷溅，使得测量膜盒的表面发生结晶结胶，造成雷达物位仪无法准确测量，严重情况下会造成精度不够准确，即使增加伴热现象，也没有明显效果。相关工艺人员通过采取定时的人工投尺[能否明确和具体，是怎样的方法？]的办法，通过工作人员爬罐、投尺，将带有重锤的米制钢带卷尺或带有刻度的标尺进行计量，手工记录读数，人工查表换算，最后得到油量数据。但是让具有腐蚀性质的气体挥发后，也会对物位仪造成伤害，在定时人工投尺的基础上，还要加强对物位仪的定期检查并且优化物位仪的安装方式，对使用的天线进行及时的清理，进而延长使用周期。

（三）差压液位计

液位仪在工作过程中可能会受到多重因素的影响，通过加强对液位仪的日常维护和遇到故障的处理，不仅要检查液位计的供电、通讯，而且包括使用环境温度、安装方式等外部情况。差压式液位计主要有投入式、以及采用正负压引压管通过差压变送器感受正负压侧差值，通过压差转换为4-20毫安信号。由于差压变送器的故障多是零点漂移和导压管堵塞，所以在现场很少对刻度逐点检验，而是检查它的零点和变化趋势。具体方法如下：①零点检查；关闭正、负压截止阀，打开平衡阀，此时差压差压变送器输出电流应为4mA；②变化趋势检查：零点检查以后，各阀门恢复原来的开表状态，打开负压室的排污阀，这时变送器的输出应为最大，差压变送器为20mA及以上，若只打开正压室排污阀，则差压变送器输出为最小，即为4mA及以下。打开排污阀时，被测介质排出很少或没有，说明导压管有堵塞现象，要设法疏通。其次要检查和排除正负压侧取样管路有无渗漏，确认一次门、二次门是否通畅，排污门及平衡门是否严密，并检查变送器量程有无变大，以及变送器的放大器或受压部分故障情况等。以某水池投入式差压液位仪的故障为例，在针对液位仪故障进行检查后，发现由于水池底部存在结垢及污物沉淀，导致投入式液位计探头或探杆有堵塞，影响测量，这尤为重点要强调的是，其一设备的选型要恰当，其二是设备的定期维护要跟得上。只有通过正确的选型，合理的维护，测量设备的可靠性才能得到有效保障，更好的为系统及主设备服务。

总结：物位测量仪因为自身的准确性较高，需要的维护量较小，因此被广泛应用电力行业的各系统，其适用范围越来越广，随着技术的不断发展提高，性价比也在逐渐提升。但是在物位测量仪表的安装和使用中出现的故障还有很多的情况，严重降低了设备的可靠性。本文通过对不同环境和介质下的物位仪表的具体应用进行分析，进而强化不同情况下的物位仪表的选择，并且对物位测量仪表故障的深入分析，进而全面提高物位测量仪表的精确度，为更好的提升测量精准性发挥作用。

参考文献：

[1]周宇罕,陈镇科.物位测量仪表故障分析与探讨[J].自动化与仪器仪表,2015,(4):184-185.

[2]阎斌,吕斌.有关物位测量仪表故障的思考[J].甘肃科技,2016,29(24):19-21.

[3]房树萍.物位测量仪表故障初探[J].化工自动化及仪表,2015,40(1):98-101.

[4]师铜墙,焦长安.有关物位测量仪表故障分析[J].水泵技术,2016,(2):31-34.

[5]李春龙,王强林,石晓宇.有关物位测量仪表故障及对策探究[J].中国仪器仪表,2016,增刊:177-182.