1、工作原理
①磁致伸縮式液位計工作原理
如圖1所示，磁致伸縮式液位計根據磁致伸縮原理設計，其在一個非磁性傳感管內裝有一根磁致伸縮線，在頂端裝一個壓磁傳感器，每秒發出10個電流脈沖信號，并開始計時，電流脈沖同磁性浮子在磁致伸縮線上產生一個扭應力波，沿磁致伸縮線向兩端傳送。測量壓磁傳感器收到這個扭應力波信號的起始脈沖和返回扭應力波間的時間間隔，來判斷浮子位置，即得被測液位，轉變為成比例的4-20mA信號輸出。
圖1 磁致伸縮式液位計工作原理
②導波雷達物位計測量原理
如圖2所示，導波雷達液位計由發生器產生一個沿導波桿向下傳送的電磁脈沖波，遇到介電常數大的液體表面時被反射，計算脈沖波的傳導時間，而得到液位位置。
圖2 導波雷達物位計測量原理
③差壓變送器測量原理
差壓變送器傳感器是雙側壓力作用測量元件，經壓-電轉換器，處理為標準4-20mA信號輸出。
2、分析與比較
①差壓變送器、導波雷達物位計和磁致伸縮液位計原理比較
A、磁致伸縮液位計根據磁浮子位置測得液位，測量影響因素為介質密度，介電常數、氣相組分、工作溫度、壓力對測量沒有影響。
B、導波雷達液位計測量的影響因素為介電常數、氣相組分，溫度、壓力對測量也有一定影響。
C、差壓變送器是根據壓差變化測量液位，影響測量結果的因素如腔體真空或負壓產生虛假讀數；管路內氣泡帶來干擾；容器內水的密度改變導致測量誤差。
②差壓變送器、導波雷達物位計和磁致伸縮液位計特性比較
A、磁致伸縮液位計特性
a、可靠性強
由于磁致伸縮液位計采用波導原理，整個變換器封閉在不銹鋼管內，和測量介質無接觸，無機械可動部分，故無摩擦、無磨損，傳感器工作可靠，壽命長。
b、精度高
由于磁致伸縮液位計用波導脈沖工作，通過測量起始脈沖和終止脈沖的時間來確定被測位移量，因此測量精度高，分辨率優于0.01%FS，這是用其他傳感器難以達到的精度。
c、安全性好
磁致伸縮液位計測量時無需開啟罐蓋，避免了人工測量所存在的不安全因素；防爆性能高，本安防爆，使用安全，特別適用于對化工原料和易燃液體的測量。
d、易于安裝和維護
磁致伸縮液位計一般通過罐頂已有管口進行安裝，特別適用于地下儲罐和已投運儲罐，在安裝過程中不影響正常生產。
e、便于系統自動化工作
磁致伸縮液位計的二次儀表采用標準輸出信號，便于計算機對信號進行處理，容易實現聯網工作，提高整個測量系統的自動化程度。
B、導波雷達物位計特性
a、對液體、顆粒及漿料連續物位測量不受介質變化、溫度變化、稀有氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。
b、液體量程小于15m時，測量精度為±5mm；量程大于15m時，測量精度為5mm±0.05%。
c、量程60m，耐250℃高溫、40kg高壓，適用于爆炸危險區域。
d、對蒸汽和泡沫有很強的抑制能力，測量不受影響。
e、頂部和底部具有盲區。
C、差壓變送器特性：
a、常規差壓變送器在許多液位測量應用中，在液體之上有額外的蒸氣壓力。由于蒸氣壓力不是液位測量的一部分，需要使用引壓管和有密封件的毛細管來抵消它的存在。
b、電子遠傳技術采用數字結構取代機械部件，響應速度更快，測量精度也有所提高。
c、天氣寒冷時裝置通常需要伴熱或保溫，要檢查引壓管漏水、冷凝、蒸發和堵塞。
d、距離過長的毛細管會使壓力傳輸變得誤差過大，同時安裝過程要求較高。
表1 差壓變送器、導波雷達物位計和磁致伸縮液位計特性比較
儀表類型 測量精度 可靠性 安裝 泄漏點 維護量 壽命
差壓變送器 低 一般 復雜、附件多 較多 大 長
導波雷達 較高 較高 簡單 較少 低 較長
磁致伸縮 高 高 簡單 少 極低 長
③工況干擾比較
實際應用中常見工況產生干擾和影響的情況如表2所示。
表2 實際應用中常見工況產生干擾和影響的情況
常見工況 差壓變送器 導波雷達物位計 磁致伸縮液位計
壓力變化 影響很大 無影響 無影響
溫度變化 影響很大 有影響 無影響
震動干擾 影響很大 有影響 無影響
電磁干擾 無影響 有影響 無影響
介質 水、汽 水、汽 水、汽
介電常數 影響很大 影響很大 無影響
介質成分(如水、汽) 影響很大 影響很大 無影響
④適用范圍比較
差壓變送器、導波雷達物位計和磁致伸縮液位計適用范圍如表3所示。
表3 差壓變送器、導波雷達物位計和磁致伸縮液位計適用范圍
適用范圍 差壓變送器 導波雷達物位計 磁致伸縮液位計
壓力0-1MPa 適用 適用 適用
壓力0-4MPa 適用 適用 適用
壓力0-30MPa 適用 —— 適用
溫度0-100℃ 適用 適用 適用
溫度0-220℃ 適用 適用 適用
溫度0-565℃ 適用 —— 適用
精度5‰-1‰ 適用 適用 適用
精度1‰ —— —— 適用
量程0-5m 適用 適用 適用
量程0-10m 適用 適用 適用
量程0-30m 適用 適用 適用
由對比分析可知：
①磁致伸縮液位計適用于電廠所有工況，精度極高，穩定性很好，安裝與維護量很小，基本不需要維護。在電廠高加、低加、凝汽器、除氧器等容器設備以及其他輔機工位，如油站、化水等均適用。其憑借環境適應性強、安裝方便、高精度、低成本、免維護的獨特優點，在當今液位測量領域占較大優勢。
②導波雷達液位計適合的工況較好，對溫度和環境要求較高，對于安裝空間有一定的要求。安裝要求避開進料口，以免產生虛假反射。不能安裝在拱形罐的中心處（否則傳感器收到的虛假回波會增強），也不能距離罐壁很近，最佳安裝位置在容器半徑的1/2處。只有物料處于頂部盲區和底部盲區之間時，才能保證罐內物位的可靠測量，滿足精度要求。調試較方便，運行和維護量不大。
③差壓變送器適合的工況有限，而且傳感器零漂移嚴重；測量偏差大，長期工作穩定性差，精度較低，受環境影響較大；安裝及維護量較大，無論是正常運行還是例行維護，工作量都較大，現在基本作為一個備用選擇。
作者：李信
