浮筒液位計的工作原理及結構

浮筒液位計由檢測、轉換、變送三部分組成；檢測部分由浮筒、連桿組成；轉換部分由杠桿、扭力管組件、傳感器組成；變送部分由 CPU、A/D、D/A 及 LCD 顯示器組成。如下圖所示。

浮筒浸沒在外浮筒內的液體中，與扭力管系統剛性連接，外浮筒內液體的位置，或界面高低的變化，引起浸沒在液體中的浮筒的浮力變化，從而使扭力管轉角也隨之變化。

液位越高時，浮筒所受浮力越大，扭力管所受的力矩就越小，扭角也越小；反之則越大。扭角的變化被傳遞到與扭力管剛性連接的傳感器，使傳感器輸出電壓變化，被放大轉換為 4-20mA電流輸出。

浮筒液位計故障檢查判斷及處理

(1)沒有液位顯示或顯示最小

本故障是指工藝的液位正常，但儀表無顯示或顯示最小，甚至顯示負值。

可進行排污，來檢查取樣閥門、取樣管路有沒有積垢、堵塞故障；可通過清洗，吹洗的方法來疏通堵塞，取樣閥門堵塞嚴重或泄漏只有更換。可對外浮筒內部進行檢查，浮筒破裂，浮筒掛料都會使液位顯示變低或顯示零下。

變送器連接電路出現斷路，供電失常，變送器的放大板，顯示板損壞都會使變送器無顯示，或者輸出電流下降，顯示與輸出電流不吻合。更換電路板需要重新進行參數的設置。變送器沒有電流輸出，檢查接線是否正確；觀察液晶表頭是否有顯示，有顯示但無輸出電流，可能是輸出管損壞，可更換電路板來確定。EEPROM 損壞，會造成儀表標定數據的丟失，也會引起無電流輸出故障。

(2)液位顯示最大

可按先機械后電氣的次序檢查。工藝介質的腐蝕、結晶、沉積物附著，工藝介質密度變化大，浮筒被卡，浮筒脫落，安裝的垂直度不合乎要求，都會使液位顯示最大；機械部分與工藝介質直接接觸，故障率高于電氣部分。

浮筒被卡可拆卸處理或清洗浮筒的污物，浮筒脫落需要拆卸后掛浮筒，進行調校才能使用。工藝介質密度有較大變化，介質溫度超過設計值太多，與工藝協商后，要重新計算按新的量程進行調校使用。確定機械部分沒有問題，可對變送器的供電、零點、量程進行檢查，零點是否有漂移或偏高現象，量程設置是否正確，可測量變送器輸出電流來判斷變送器，安全柵是否正常。

(3)液位顯示偏高或偏低

液位顯示有偏差時，用手操器檢查變送器的參數設置是否正確，浮筒液位計顯示有偏差，很多時候與所測介質有關，介質密度變化與設計、設定值相差較大，液位顯示值就會不準。

有的氣體、汽油等介質含硫量較高，易在浮筒吊桿處結晶或結塊造成測量不準。信號線路的原因引起 DCS 液位顯示偏高或偏低，其現象是浮筒液位計與就地液位計的顯示是對應的，但 DCS 的液位顯示偏差較大，這類故障很多是由于信號線路的接線端子，分線箱端子進水使信號線對地的絕緣電阻下降，或使信號線正負極間的絕緣電阻下降；嚴重導致信號線接地，信號線間的短路故障；信號分流會使 DCS 的顯示比現場儀表偏低，引入了地電流干擾會使 DCS 的顯示偏高。故障常在雨季或衛生大掃除后發生，端子盒、分線箱密封不良很容易進水，可用塑料布包扎或用防爆膠泥密封來防水。

(4)液位顯示波動

觀察被測液位的歷史記錄曲線，看是什么樣的波動，緩慢波動可能是介質波動或浮筒有機械故障。浮筒浸在介質中會有一定的慣性和阻尼，所以波動是不可能突變的。

有很大的波動或者是突然出現的波動，大多是電路或信號線有問題，如變送器的接線接觸不良或松動，可分段測量導線的電阻值來判斷，還應檢查儀表是否受到電磁干擾。

工藝液位經常波動，可加大阻尼時間和濾波來克服。被測液位波動較大可考慮配置防波管。要了解工藝被測介質的性質，如某公司用浮筒液位計測量冷凝器液位，介質為氟利昂，液位顯示經常出現波動，后來查明引起波動的原因是氟利昂里氣泡太多，導致浮筒波動；可見生產工況對儀表測量的影響是很大的。

因此在判斷和處理故障時，不能只從儀表方面作手，還要考慮工藝方面的影響。

設計選型有問題，浮筒的計算密度不對，安裝位置不佳；被測介質的性質與設計值不符；工藝的壓力，流量波動過大，都有可能引起液位顯示的波動。變送器輸出電流不穩定，對變送器測量回路進行檢查，檢查變送器端子上的電壓是否穩定，檢查變送器連接線路有沒有接觸不良或接地等現象。用手操器使變送器輸出 4mA 或 20mA等固定電流，來判斷變送器或安全柵是否有問題，并對癥處理。機械部分有故障，如扭力管的工作性能不穩定，浮筒掛鉤損壞，會使儀表的輸出電流不穩定，零點附近量程波動大，還會影響儀表的線性。機械故障要拆卸檢查才能確定。

(5)液位變化遲鈍

工藝液位變化時儀表顯示也變化，但變化速度與實際液位不一致，可排污檢查取樣閥門及取樣管有沒有堵塞現象；液位變化遲鈍很多是由于浮筒上有附著物或浮筒與外套筒有摩擦；可定時用蒸汽吹掃，或在儀表外套筒增加伴熱。

液位計的氣、液相取樣管或取樣閥門堵塞，尤其是氣相管路堵塞時，會導致測量筒與容器上部壓力不平衡，浮筒上部憋壓，使浮筒移動緩慢導致液位顯示變化緩慢。取樣閥門開度過小，也會出現液位變化緩慢，與實際液位有偏差的故障，氣相管有堵塞時該故障更突出。

(6)液位顯示不變化

工藝液位正常并有變化但液位顯示長時間沒有變化，DCS 液位趨勢曲線為直線，可通過排污來發現問題，排污時可敲打外浮筒，有時浮筒被卡住，浮筒與外浮筒相碰，通過敲打外浮筒就有可能恢復正常；機械部分沒有問題，就應該在變送器的電路上查找原因，變送器的顯示板或放大板有問題，可用備件代換來確定故障。更換電路板，需要重新輸人參數并進行線性調整。

液位計的氣，液相取樣管或取樣閥門堵塞，取樣閥門開度過小，都會使被測液位長時間不變化，而液位趨勢曲線為直線，尤其是液相取樣管，經常會被管道內的雜質堵塞，管線較長時被堵塞的概率更高。氣相取樣管或取樣閥門堵塞，取樣閥門開度過小，會出現液位變化緩慢，與實際液位有偏差的故障。

測量介質易結晶，或者溫度，壓力的變化導致物料結晶，結晶物將浮筒。扭力管、掛鉤卡死都會造成液位顯示不變化的故障。該類故障只有拆下修理，沒有好辦法徹底消除，但可采取一些措施來減小影響，如把外浮筒用保溫材料包裹起來，減少外部溫度的影響，以消除揮發物在浮筒內的結晶，結焦現象；如果被測介質可以吹蒸汽、熱風，則可使用吹掃法來減少結晶，結焦現象。采取以上措施仍然受困于結晶問題時，只能考慮用其他測量方法。

浮筒液位計維修實例

(1)沒有液位顯示或顯示最小

[實例 1]蒸汽冷凝器的液位無顯示。

[故障檢查]對浮筒液位計進行排污，只有少量的冷凝水流出來，判斷浮筒堵塞。

[故障處理]拆下外浮筒打開后發現，污物雜質幾乎將浮筒塞滿。清洗并重新校準后，儀表恢復正常。

[維修小結]本例是工藝原因造成的堵塞故障，該容器工藝沒有按期進行清洗和排雜，使冷凝器中沉積了大量的雜質和污物，并堵塞了浮筒。

(2)液位顯示最大

[實例 2]硫磺裝置汽提塔液位，玻璃液位計顯示 60%，而 DCS 顯示為 100%。

[故障檢查]到現場檢查玻璃液位計是正常的。進行排污檢查發現有污物阻塞現象。

[故障處理]停表將浮筒內的污物清理干凈，開表后液位顯示正常。

[維修小結]本例是由于筒內的污物將浮筒卡在了 100%處，造成了浮筒輸出電流最大。檢查浮筒是否被卡，最有效的方法就是排污，關閉浮筒與設備相連的取樣閥，打開排污閥排污，若儀表顯示回零則判斷浮筒未卡，如果仍為 100%則可判斷浮筒被卡。測量容易結晶、堵塞的介質液位時，首先要判斷就地液位計是否存在堵塞的故障，就地液位計在正常的基礎上再對儀表進行檢查，以避免走彎路。

(3)液位顯示偏高

[實例 3]工藝反映 DLC3000 浮筒液位計顯示偏高。

[故障檢查]用 475 手操器進行兩點液位標定，沒有改觀。經分析后認為:浮筒扭力管的剛性有可能發生變化。

[故障處理]重新標定干耦合點，具體操作如下：

①將表頭下方的滑塊推開，露出鎖緊孔內鎖緊扭力桿的六角螺母。使浮筒處于最低液位位置(即浮筒最重的位置)，用套筒扳手伸入鎖緊孔把螺母鎖緊，將滑塊推回原位。

②進入 On line(在線菜單)后，選 Basic Setup(基本設置)→Sensor Calibrate(傳感器標定)→Mark Dry Coupling(標記干耦合點)。干耦合點標定完成，儀表顯示應基本在零點。若偏差較大可進入 PV Setup(PV 設置)檢查 Level Offset(零點遷移量)是否恢復為零，否則再重復做一次。

③進入 Two Point(兩點校準)進行兩點液位標定，儀表恢復正常。

[維修小結]本例儀表使用有 8 年多，扭力管的剛性有所變化也不奇怪，標定干耦合點的目的就是使扭力管工作在正常范圍。或者漏設的情況。新安裝或更換的儀表，安裝至現場后，再用手操器檢查一遍設置，最好是由兩人共同完成，出錯情況將大大下降。

(4)液位顯示波動

[實例 4]鍋爐汽包液位低負荷時波動小，高負荷時波動大。

[故障檢查]觀察工藝供汽壓力基本穩定，經檢查浮筒及變送器沒有問題，仔細檢查發現液相取樣閥沒有全開。

[故障處理]把液相閥全打開后，液位穩定。

[維修小結]液位計的液相閥門開度小，進入液位計的水量少；氣相閥是全開，蒸汽把液位計內的水再加熱，使體積膨脹液位虛高。鍋爐減負荷后蒸汽壓力升高，液位計內水位下降，如此反復就出現了波動。按規定鍋爐水位的氣，液相閥門要全開，這也是安全檢查的主要內容；任何操作上的不到位都會給維修工作帶來不必要的麻煩。

[實例 5]氨分離器液位控制系統的液位波動。

[故障檢查]檢查液位變送器及相關線路，沒有發現異常，決定進行排污。

[故障處理]排污及沖洗浮筒后，液位控制正常。

[維修小結]在開車時壓縮機帶出許多油污，有油污積聚在浮筒中，在低溫下結為油泥，浮筒動作不靈活使液位信號滯后，調節器不能及時調節液位還產生誤調節，使液位波動很大。

[實例6]工藝反映 LT205 液位波動很大。

[故障檢查]排污后確定浮筒取樣管暢通。用鐵釘從下放空處伸入，觸碰浮筒并上下移動，表頭顯示有變化但變化很小。

[故障處理]將浮筒拆下調零點及量程，輸出電流基本沒有變化。再檢查發現扭力管固定螺栓松動，扭力管位置已移動。重新調好扭力管位置并上緊螺栓，儀表恢復正常。

[維修小結]調校時發現輸出電流變化很小，懷疑扭力管有問題。正常時扭力管有初始扭力存在，使浮筒傳動連桿處于懸空位置，可以靈敏的感受浮筒所受浮力的微小變化。當扭力管固定螺栓松動時，扭力管在扭力的作用下，其初始扭力為零，且感受不到浮筒連桿的位移變化，在調校時輸出電流基本沒有變化。

(6)液位變化遲鈍

[實例 7]母液槽的玻璃液位計有變化，遠傳的液位顯示長時間不變化。

[故障檢查]判斷取樣管堵塞的可能性較大，到現場進行檢查發現液相管不通暢。

[故障處理]關閉取樣閥門，對取樣管路進行疏通后，儀表顯示恢復正常。

[維修小結]當液相取樣管有堵塞現象時，母液槽內的液體不能流入外浮筒，則外浮筒內的液位不會變化，導致變送器的輸出電流也不變化。

[實例 8-35]某冷凝塔的液位不變化。

[故障檢查]檢查供電及變送器都正?！，F場排污發現顯示有稍微變化，拆卸檢查發現浮筒有被卡的現象。

[故障處理]停車檢修時對液位計重新進行安裝，一年內沒有再出現此故障。

[維修小結]本例故障曾出現幾次，當初發現筒體的垂直度不合格，但沒有返工就驗收留下后患。重新安裝解決了遺留問題。

(7)液位顯示不變化。

[實例 8]某廠汽油分液罐的 LT-106 液位顯示在 25%無變化。

[故障檢查]估計是罐底污物積累過多，清理完畢投運，一周后又出現上述故障。再次排污清理投運，仍然顯示在 25%，用水校準仍無變化，用鐵絲通浮筒，表頭顯示會變化。

[故障處理]用水反復沖洗浮筒內部后，調校，投運儀表恢復正常。

[維修小結]液位顯示在 25%無變化，實際是浮筒內部太臟使浮筒貼壁，而不隨液位變化.本例說明定期排污是保障浮筒液位計正常運行的重要條件。

審核編輯：黃飛

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