低温介质液位测量技术

一、传统低温介质液位测量方法概述

1、浮子式液位计

于在小型立式低温容器上使用，如杜瓦瓶和迷你罐。该型液位计结构简单、成本低，但测量精度太差，且容易失效，需要频繁更换。

2、伺服式或雷达式液位计

只在常压环境下的大型储槽上使用。该类型液位计测量准确，还能测出不同高度方向的密度。但结构复杂，造价太高，适合高价值的储槽。

3、电容式液位计

目前仅在LNG车用瓶上使用，有在其他低温容器上使用的潜力。该种原理的液位计适合在卧式容器中使用，准确度比差压型液位计高，但仍然受到介质组分变化和温度变化的影响。

4、差压型液位计

这是一种得到低温行业广泛使用的液位计，其原理是通过测量气相和液相的微小静压差并转化为液位高度的一种方法。显然，该原理测量的度受介质组分变化和温度变化的影响，稳定工作的前提条件是压力稳定和液面平静。在罐体补液作业和卸液作业时或罐体晃动的情况下，差压型液位计则不能正常工作，有时还可能会损坏差压液位计的传感器和微压力表。假液位、冰堵、泄漏是差压液位计不可避免的麻烦事。

5、质量型液位计

是近两年刚刚出现的一种新产品，它克服了上述四种液位计的缺点，可广泛使用在各种低温介质的各类容器上。以下内容就是对这种液位计的介绍。

二、什么是质量型液位计?

质量型液位计是由DeleeTech(北京鼎力华业测控仪表公司)创新研发的一种低温介质测量仪表，可直接准确、实时测量并显示罐内低温介质的质量(也可显示质量百分比)，测量结果不受介质组分变化和温度变化的影响。该液位计由质量型传感器、同轴电缆、电极引出器、铠装电缆、带液晶显示屏的变送器等部件组成。

三、质量型液位计的性能特点

1.测量准确度远高于差压型液位计，方便进、销、存的业务管理，可作为配送和结算的参考;

2.容易实现电信号传输，有直接输出接口，无需另行安装变送器;

3.稳定性好。不受组分和温度变化的影响，且在液面波动及压力波动的情况下仍能实时显示液位;

4.使用中不需要做任何操作，不存在误操作而损坏仪表的风险，满足实时测量的要求。而差压型液位计在使用中需要正确操作，如操作不是按照“先开平衡阀，后开气相管(低压侧)、液相管(高压侧)阀门，再关闭平衡阀，等待仪表数据稳定后读取”的操作次序，就会有损坏仪表的风险或等待很长时间才能读取数据的麻烦。

5.可靠性比较高。没有类似差压液位计上的波纹管、膜片、弹簧、连杆机构及波登管等薄弱可动元件，因此质量型液位计耐震动、使用寿命长，尤其适合在罐车、集装箱、杜瓦瓶等移动容器上使用。

6.质量型液位计没有引压管，因此不会出现虚假液位。差压液位计需要气相和液相引压管，采用这种间接测量原理决定了在补液和用液的循环中，会产生虚假液位，干扰操作人员正确读取液位数据。

7.不会出现冰堵或泄漏等失效风险。质量型液位计没有气相和液相引压管，也没有针阀和截止阀，因此没有冰堵或泄漏等失效风险。而差压液位计的气相和液相引压管直径非常小，还有多个针阀和截止阀与之相配合，它们之间都有连接口，容易产生冰堵或泄漏从而导致差压液位计失效等问题。

8.大屏宽温液晶设计，IP67防水结构，无按键技术，满足全天候户外环境使用条件。

9.抗干扰电路，本安防爆设计，带隔爆表壳，适用复杂电磁环境和防爆环境。

四、质量型液位计的测量度

通过与磅秤进行对比试验，测量精度在0.2%fs～2.0%fs。

在15%～液位范围内，测量精度不低于0.5%fs。

以195L的杜瓦瓶为例，经多家企业称重对比试验发现，在液氮充装至满瓶的6次测试对比中，其大误差值不超过1.5kg。

五、质量型液位计有哪些功能

◎可直接就地显示罐内质量或质量百分比;

◎可自带电源持续工作2～3年;

◎可提供设备的位置信息，运行轨迹;

◎可有线输出4～20mA的信号或485信号，能无线输出GPRS信号;

◎可就地调校或远程调校;

◎可自行诊断故障;

◎可设置高低液位报警限制;

◎测量介质可变更;

◎可实现双向通讯。

六、质量型液位计适用的介质和设备种类

七、质量型液位计的工作原理

采用新型的射频阻抗电路及矢量测量方法，工作原理如下图：

上图中，虚部映与液位相关的电容参数，实部反映与介质温度相关的电导参数，通过发射高频信号并接受回波，再由嵌入式微处理器把多个参量进行运算后，得到不依赖温度的变化而变化的温度的补偿系数和不随介质组分变化而变化的介质组分补偿系数，终合成得到罐内准确的质量数值，并在此原理的基础上开发了质量型液位计。数字显示屏可以直接显示储罐内介质的质量(或容积百分比或质量百分比)。该技术已经在2014年的LNG船用罐中应用。测量精度不受液面波动的影响，不受介质组分变化的影响，不受介质温度变化的影响。

八、质量型液位计如何安装?

在低温容器制造时，质量型液位计由设备生产企业安装、调试后出厂，用户不需要再做任何安装或调试工作。在设备生产企业的安装示意图如下：

1.杜瓦瓶、迷你罐用质量型液位计的安装

2.卧式、立式储罐、罐箱用质量型液位计的安装