浮盘式液位计的测量原理及如何进行安装

前言

液体化工生产中有一类非常重要的设备——储罐，虽然这些储罐不直接参与生产，但其承担着生产物料的进出储存功能。储罐内物料液位的准确与否直接关系着生产的决策，运行的平稳，产品的效益，因此对储罐液位仪表的要求很严格，要求其准确可靠故障率低。

储罐液位仪表的选型

为提高场地使用率节省用地面积，液体化工企业在仓储建设中普遍建设高度在几米乃至十几米的大容积储罐，如此大范围的液位测量给仪表的选型带来困难，传统侧装式的液位检测仪表测量范围无法适应储罐液位检测的要求。

考虑到液体储存的危险性，处于安全的目的大多数液体储罐都是无压容器，即储罐顶部不承受压力或通过呼吸器等设备与大气环境相通。这样的状况可从储罐的顶部安装液位检测仪表，现有的储罐液位检测主要使用了雷达液位计和浮盘液位计两种方式。

雷达液位计价格昂贵维护复杂，主要用于承压储罐液位检测，且雷达液位计的测量原理决定了使用中易受被测液体气相介质的影响，会出现液位死数、失灵、报错等故障。雷达液位计安装在储罐的顶部，给日常的维护维修带来不便。

浮盘式液位计，是一个纯机械液位测量仪表，其构造简单可靠，显示机构安装在储罐底部的指示窗内方便人员观察，维护维修也很方便，安装调试简单价格便宜，因此在常压储罐的液位检测中得到广泛的应用。

现场储罐液位测量使用的浮盘液位计如图所示：

浮盘式液位计测量原理

浮盘液位计同样是基于阿基米德原理制成的恒浮力式液位计，其核心部件是一个扁圆形的内部中空的金属盘。运行中金属盘始终漂浮于被测液体的液面上，液体高度的变化就转变成为浮盘高度的变化，通过一定的机械转换机构把浮盘的高度传递到储罐外部，通过显示装置即可得出浮盘的高度即被测液体的液位高度。

浮盘液位计构造

根据各部分的功能浮盘液位计可大体可以分为五部分：测量部分、转换部分、显示及远传变送部分、附属表体部件。

测量部分

测量部分即浮盘，浮盘上部中心处及两侧分别设置拉环，运行中浮盘漂浮在液体的液面之上，从而把液体的高度转换为浮盘的高度。

储罐内部浮盘安装如图所示：

转换部分

转换部分是通过一些机械部件，把浮盘的高度变化转换为一个具体的机械量的位移。主要机构是多个静滑轮组成的滑轮组，通过滑轮组的转换把这种机械量位移传递到储罐的底部便于观察的位置。转换部分是浮盘液位计中最复杂的部分，主要由钢丝绳、滑轮组、导向槽、钢尺、码尺、重锤等部件组成一个把浮盘高度传递到储罐底部显示窗里的转换机构。

转换部分的连接顺序是：钢丝绳一端接入浮盘顶端的拉环上，钢丝绳通过静滑轮延伸到储罐外导向槽中，接入带有指示长度的钢带（钢带上可以设置数字码尺）末端，然后钢带通过储罐底部的显示窗内的静滑轮在传递到储罐外部的导向槽内，在码尺钢带的始端即零液位高度端接入一没有码尺的窄钢带，通过导向槽顶端的静滑轮传递下去，在钢带的末端接入一平衡重锤。导向槽是转换部分的重要组成部分，其内部设有三个槽盒，通过顶部的两个静滑轮和底部显示窗的一个静滑轮，实现码尺之间的连接转换把储罐内浮盘高度的真实的传递到显示窗中。

浮盘液位计静滑轮组构造如图所示：

显示及远传变送部分

导向槽的下端接有一显示窗，显示窗内有指针及连接预留底板，指针指向显示窗内的码尺，码尺的数值就为储罐内液体的液位。如果在显示窗内安装一个能够检测钢带上的数字编码检测仪器，就可以实现浮盘液位计的变送远传，把液位数值传递到控制室内。

浮盘液位远传变送器通过光电转换电路读取码带上的数字编码缝隙，通过内部解码形成数字液位信息，通过总线或电流信号远传到控制室内显示。

浮盘液位变送器安装如图所示：

附属部件

浮盘液位计的附属部件除转换部分的各种连接管外，还有一个关键部分，防止浮盘在储罐内飘动摇摆而设置的限位钢丝。在浮盘垂直底部的储罐地面上焊接两个固定设备，在储罐底部浮盘正上方也设置两个紧固设备。上下设备之间用一韧性好不变形的钢丝从浮盘两侧面的拉环中穿过然后分别固定在储罐的底部和顶部，这样就浮盘的位置就限定在两钢丝之间的垂直空间内，以此防止浮盘在储罐内部的摆动。

浮盘液位计安装调试

上述浮盘液位计的构造可看出整个浮盘液位计其转换部分最为复杂。浮盘液位计安装时要把各部分的连接做准确，特别是钢丝绳与码尺钢带的连接，牵扯到浮盘液位计的满度是否准确，码尺钢带与钢带的连接牵扯到浮盘液位计的零点是否准确，因此在连接时要认真确认被测储罐的高度。

浮盘液位计安装实质上就是转换机构内钢丝绳、码带、钢带的软连接。

一、钢丝绳与码带连接

站在储罐的顶部，从导向槽静滑轮处把钢丝绳的一端伸入导向槽内，向下

穿入到导向槽底部的显示窗。为保证钢丝绳穿入的通畅，可使用一个重物如螺丝作为重锤，加快钢丝绳的下落速度。

确认储罐的高度，把多余的码带剪掉，使用连接器把钢丝绳与码带最大数值处进行可靠连接。此时显示窗内指针所指的码带数值即为储罐液位的最大值即液位计的满度。

钢丝绳与码带连接的实物如图所示：

站在导向槽的顶部，通过人工方式把浮盘液位计导向槽内的钢丝绳拉到导向槽最高处，当码带与钢丝绳的连接器到达静滑轮时停止，用一个金属物体固定钢丝绳防止下滑。

把钢丝绳的另一端穿过导向连接管后进入储罐顶部的钢丝绳静滑轮，然后穿入到储罐内部，为加快钢丝绳的下滑速度同样可以在钢丝绳上栓一重物。钢丝绳到达储罐底部后与浮盘上方中心处的拉环进行连接，调整钢丝绳使其完全垂直。剪掉多余的钢丝绳即完成了钢丝绳的安装。

二、码带与导向钢带的连接

站在储罐顶部导向槽处，把导向钢带通过导向槽上方的静滑轮向下伸入到导向槽中间槽盒内，当导向钢带到达导向槽底部的显示窗后与重锤进行可靠连接。

码带与导向钢带连接如图所示：

重锤连接完后，站在储罐顶部把导向钢带拉到导向槽顶部，当重锤到达导向槽上方的静滑轮时停止，用一物体挡住重锤防止下滑。然后把导向钢带的另一端穿过静滑轮伸入到导向槽内，到达导向槽底部的显示窗后与码带进行连接。

由于浮盘处于储罐最底部，浮盘上的钢丝绳带动码带最大数值端到达导向槽的最顶部。此时导向槽底部的显示窗内码带处于最低数值处即浮盘液位计的零点，把码带穿过显示窗上的静滑轮，让显示窗指针对准码带上的零点位置剪掉多余部分，然后与导向钢带进行可靠连接，把多余的导向钢带剪掉即完成了浮盘液位计的零点安装。

除掉导向槽顶部限制重锤的物体，观察显示窗指针的指示是否为零，如果有差距可通过微调储罐底部浮盘中心处的钢丝绳的长度来达到储罐准确的零位指示。

浮盘液位计零点调整安装如图所示：

三、导向钢丝的安装

导向钢丝是为了保证浮盘在运行中不随液体液面左右摆动而设置的限位装置。通过与浮盘直径相当的导向钢丝的限位，确保浮盘随液面上下移动中不会发生大幅度的飘荡，以防止浮盘上部的钢丝绳从静滑轮槽中脱离。

导向钢丝从储罐顶部导向钢丝固定端垂直穿入到储罐内部，在内部与储罐底面上焊接的固定装置可靠连接，再在储罐顶端固定好钢丝，剪掉多余的钢丝，既完成了导向钢丝的安装。安装完后可通过固定装置的螺丝来调整导向钢丝的张力，以确保导向钢丝垂直不弯曲。

四、远传变送器的安装

浮盘液位计是一个机械式的就地指示液位计，若想把浮盘的液位远传到控制室，需在显示窗内安装远传变送器。远传变送器与码尺钢带配套使用，其实质上是一个读码器，由于码尺钢带上已经把实际的液位高度通过二进制编码的数字制式刻制在钢带的表面，因此远传变送器只需要读取这些编码，然后进行解析即可得到实际的液位。变送器输出信号可以是数字式的总线方式，也可以是传统的模拟量电流信号。

浮盘液位计的故障分析

浮盘液位计是一个恒浮力式液位计，在运行中浮盘始终漂浮在液体的液面之上，因此其能够适应被测液体温度、密度的小范围变化，其测量精度较高可实现厘米级的准确测量。实际使用中，浮盘液位计也会出现问题，最常见的问题可归纳如下：

一、钢丝绳脱落或断裂

钢丝绳是浮盘与码尺钢带之间的软连接。，其通过定滑轮和导向管进入导向槽中。运行中钢丝绳频繁的沿着静滑轮上上下移动，会产生摩擦损耗，加之储罐内介质的腐蚀熏烤，钢丝绳逐渐老化产生毛刺，致使与静滑轮摩擦力加大，造成液位测量滞后不准，严重时钢丝绳发生断裂，造成浮盘液位计损坏失灵。

正常运行中浮盘液位计会出现液位保持不变的故障，现场检查发现大多数是因为钢丝绳从静滑轮内的限位槽中脱出，钢丝绳因摩擦力大而失去移动能力，造成浮盘液位计保持不变。引起钢丝绳从静滑轮中脱离的原因，大部分是储罐内部的限位钢丝松懈使浮盘在液面上横向漂浮幅度加大，致使钢丝绳磨损和脱离。

二、重锤卡主

如果储罐液位过高，其重锤会下落到导向槽底部的显示窗内，有可能会下落到码带与静滑轮之间而卡主。储罐液位下降后，由于重锤卡在静滑轮与码带之间而无法下落，引起浮盘液位计失灵，此时只要在现场把重锤用手送回导向槽即可恢复使用。浮盘液位计使用中出现的故障如图所示：

三、钢丝绳脏污或冻住

如果所测物质是粘稠易结晶液体，储罐内挥发的物质会粘附到钢丝绳上，造成钢丝绳脏污卡涩到限位孔上，如果储罐内介质含有水汽，在冬季时易挥发出罐外冻住滑轮上的钢丝绳，这种情况主要是储罐顶部钢丝绳出口的限位孔脏污或损坏造成，需要拆卸清理或更换。

四、其它故障

浮盘液位计长期使用中还会间歇性的出现一些其它问题，大体归纳如下：。

1、浮盘液位计各静滑轮的轴承长期使用中受磨损、灰尘、不平衡力等影响都有损坏的可能性，引起静滑轮歪斜，致使静滑轮上的码带、钢带、钢丝绳歪斜产生较大的摩擦力，引起钢丝绳移动补偿，产生液位测量滞后失真，严重时静滑轮脱落，致使浮盘液位计损坏。这种轴承磨损引起的故障除加强轴承维护外，必要时可更换静滑轮。

2、储罐内导向钢丝在使用中老化松懈，造成浮盘在液面上横向漂浮幅度过大使钢丝绳从滑轮槽中脱落，此时除人工把钢丝绳复位外，还要调整储罐顶部的限位钢丝紧固栓使限位钢丝紧度恢复正常。

3、浮盘腐蚀或穿孔造成的液位计失灵。长时间使用的浮盘受被测介质的腐蚀会造成浮盘外表面损坏，液体从孔隙中流入浮盘内部，致使浮盘失灵沉入罐底，此时只能储罐大检修时才能更换，因此储罐检修过程中，仪表人员要进入储罐内认真检查浮盘的腐蚀状况，确保浮盘在使用中良好运行。

4、变送器故障。变送器损坏是浮盘远传液位计常出现的故障，主要原因在于浮盘液位计的码带上附着灰尘等污物，甚至有污油附着在码带上，损坏变送器内部电子器件，此时可拆卸清洗擦拭污物，重新安装后如果仍然不能排除，则只能更换新的变送器。

总结

浮盘液位计是一种结构简单的机械式液位仪表，其没有复杂的机构无需进行特别的维护保养，只要保证浮盘液位计内各部分的良好性能即可使用，是一种价格低廉的就地指示和远传液位计，在工业生产中得到广泛的使用。

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