各种料位计的各种原理及优缺点

一、简介
料位计，是用来测量料仓/容罐/仓储等料位的计量仪表，并将料位信号（开关量或连续量）转换为电信号（模拟信号或数字信号）传送到PLC/DCS上，辅助自动化系统控制卸料、加料或停止进料，保持料仓内料位高度。

料位计又称为料位仪表，料位传感器，料位仪，料位变送器、物位计、物位仪表等。

料位计可测量各种状态的物料，如液态、浆液状、灰状、粉状、颗粒状、块状等的物料料位，广泛应用于各个行业。

料位计的分类
随着工业自动化水平的提高，以及在工厂的实践经验中，料位计种类繁多，根据不同的分类方式，有如下种类，
1）根据被测对象分为：
液位计（测量液体）
界面仪（测量液液、固液分界面）
物位计（测量固体物料）
2）根据测量目的分为：
开关量测量（即高低料位报警）
连续量测量（实时料位监测）
3）根据测量方式及原理分为：
接触式：阻旋式、音叉式、电容式、重锤式、射频导纳式、导波雷达式
非接触式：电磁式、超声波式（三维成像）、雷达式、核子式、中子式、射线式、称重式、无源核子、辐射式、激光式
二、各种料位计的各种原理及优缺点
1、阻旋式料位开关
测量原理：高料位时，通过电机驱动传动杆末端的桨叶旋转，当物料覆盖并阻止桨叶旋转时，输出触点（干接点）报警信号，同时切断电机电源；低料位时，桨叶由被覆盖状态到释放，弹簧将电机拉回工作位置，输出相反的触点（干接点）报警信号。

适用工况：适用于各种固体物料测量；温度＜=800°C,压力＜=10bar, 拽引力＜=2. 8t,灵敏度达20g∕l,可要求FDA食品级认证，EHEDG卫生级认证，ATEX＞ FM/CSA、IEC-Ex. GoST粉尘及气体防爆认证；
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2、音叉式料位开关
测量原理：高料位时，通过压电激励探头末端的音叉体产生
Io（T350HZ的振动频率，当物料覆盖住探头时，便停止振动，输出触点（干接点）报警信号；低料位时，探头由被覆盖状态到释放，开始振动，输出相反的触点（干接点）报警信号。

适用工况：适用于干燥的、颗粒度小于20mm.温度<=150°C.压力
<=16bar的固体物料测量，灵敏度达3g/l；可要求FDA食品级认证, EHEDG卫生级认证，ATEX、FM/CSA、IEC-Ex、GoST粉尘及气体防爆认证，甚至ia, ib木安型防爆认证以及NAMUR认证；
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3、电容式料位开关
测量原理：高料位时，通过探头内部主电极在探头周围形成一个电场（射频导纳是发射高频电波），监测探头周边电容量（导纳值）的变化，当探头被物料覆盖住，电容量（导纳值）变化，输出触点
（干接点）报警信号。

低料位时，探头由被覆盖状态到释放，电容量（导纳值）变化为初始量，输出与高料位相反的触点（干接点）报警信号。

适用工况：适用于介电常数＞1.6,温度＜=180o C,干燥的（除木屑）、
颗粒度小于40mm、压力＜=16bar的松散物料测量；可要求FDA食品级认证，EHEDG卫生级认证，ATEX、IEC-Ex＞ FM/CSA粉尘防爆认证;
4、重锤式料位计
测量原理：通过电机驱动钢带卷轮下放钢带末端的感应锤头往料仓内探测，当感应锤触碰到物料表面失重时，电机反转将感应锤头拉回顶部停止位置，同时输岀与实际料位相应的模拟量信号4^2OmAO 适用工况：适用于各种固体物料的测量，温度范围-40°C~250°C, 压力-0. 5bar>l. 7bar,速度达0. 33m∕s,对选型及安装要求比较严格。

ATEX. FM/CSA粉尘防爆认证；量程达50米；
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5、超声波料位计
测量原理：通过发射口发射超声波，到达物料表面，形成有效的 反射波，通过接收口接收反射波，通过计算输岀与料位高度相应 的模拟量信号4~20mA°
适用工况：适用于料面规则、无粘料、无挂料、粉尘较小、无噪 音干扰的工况，介电常数要求＞=1.6,温度＜=150°C,压力＜=10bar; 适用于粉尘防爆场合；
6、雷达料位计
测量原理：通过发射天线发射雷达波，到达物料表面，形成有效 的反射波，通过接收天线接收反射波，通过计算输出与料位高度 相应的模拟量信号4~20mA。

适用工况：适用于料而规则、无粘料、无挂料、粉尘较小的工况, 介电常数要求＞=1.6,温度＜=350°C,压力＜M0bar;适用于各种防爆场合；
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7、称重式料位计
测量原理：通过在料仓底部安装重量传感器支撐点，来感应料仓内部物料重量的变化，从而输出与料位高度相应的料位信号。

适用工况：适用于各种工况，适用于各种物料，除了堆积密度变
化比较大的以及潮湿物料之外；适用于各种温度及压力，甚至气体防爆场合；安装调试要求严格。

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8. 放射式料位计
测量原理：通过发射源发射一个GAMAR 射线，穿透物料到射线接 收铅板，从而输出与料位高度相应的料位信号。

适用工况：适用于各种工况，适用于各种物料，除了会受射线污 染影响的物料；适用于各种温度及压力，甚至防爆场合；安装调 试条件比较苛刻；
通常非接触式仪表会受如下因素的影响：
受介电常数影响：若物料介电常数低，容易吸收雷达波或超声波 或高频电波（射频导纳），导致失波，测量不准；建议不要采用 非接触式料位计测量介电常数比较低的工况；
受粉尘干扰：粉尘大，导致雷达料位计、超声波料位计在进料时 因扬尘产生的反射波而出现“跳变”误报的现象；建议非接触式 料位计避免应用于粉尘太大的工况；
受潮湿度影响：容易粘料挂料，导致雷达料位计、超声波料位计、 射频导纳料位计出现误报、虚假料位的现象；建议非接触式料位 计避免应用于容易潮湿挂料的工况；
而接触式仪表会受下因素影响：
机械磨损：机械磨损容易影响仪表的寿命，譬如阻旋式容易出现 卡二次表 射
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死、烧电机的情况，因此要求所采用的阻旋式必须采用离合式的衔接方式，同时必须采用双轴承支撐；而重锤料位计必须采用钢带式的传动方式，寿命高达25万次，且自带清洁器，可以刮除粘料，而钢丝绳式的重锤料位计比较细，容易粘附物料，出现绕缆、断锤等问题；且尽量避开物料持续冲刷；
安装位置：重锤料位计若安装位置不当，容易受物料的冲击，容易出现断锤、埋锤的现象；因此要求采用测量速度快的电机，至少达到O. 25m∕s,要求采用拽引力强的电机，至少达到800N或3000X；仓壁挂料：若仓壁挂料比较严重，容易产生塌料的问题，导致断锤、埋锤的现象；要求尽量避开仓壁挂料，所采用的重锤料位计必须杠杆式的快速反应方式，且最好自带中断提锤功能，尽量避免塌料影响；
五、料位计选型注意事项
料位计的选型必须结合实际工况，综合考虑各种影响因素，以选出性价比较高的、能够满足现场应用需求的、合适的型号，因此必须详细了解如下几大因素：
1）测量的目的：高低料位报警还是实时料位监测；
2）测量的对象：测量什么物料，物料的状态、密度、颗粒度、潮湿度、化学特性等；
3）料仓的结构：是钢板料仓还是混凝土料仓，料仓的尺寸及厚度, 料仓的高度，是否有保温层等；
4）工艺过程条件：温度、压力、防爆等方面的要求，是否有粉尘、噪音、电磁兼容、机械振动等因素的干扰；
5）安装环境：顶部安装、侧面安装、倾斜安装、罐内安装等，过程连接是采用螺纹连接还是法兰连接比较合适？量程、长度或插入深度等要求；
6）其他因素：供电、输出、材质等要求，是否需要做连锁控制等？。