几十年来,过程工业一直依赖基于机械原理的传统物位测量技术。这无可厚非——这些技术经过数十年严苛应用场景的实地验证,可靠且值得信赖,早已赢得用户的青睐。
传统技术包括浮筒式物位变送器和玻璃板液位计,至今仍在能源行业广泛应用,装机量巨大。不过近期能源行业围绕这些核心原理进行了大量创新改进,打造出效率更高、总拥有成本更低的解决方案。
先看基于浮力原理的产品:浮子和浮筒液位计长期以来在高压、高温、腐蚀性等严苛环境中占据重要地位。许多油库和码头运营商在储罐上使用浮筒开关,作为烃类液体和浮顶检测的故障安全装置,这得益于其数十年应用积累的多功能性和耐用性。基于类似工作原理,浮筒开关通过扭力管和线性可变差动变压器(LVDT)技术升级为连续式变送器,大多能输出与0-100%量程成比例的模拟信号(电流/4-20毫安),让用户实时掌握所需的物位范围。
扭力管式浮筒变送器是目前市场上的主流产品。传统扭力管通过扭杆根据浮筒在液体中的重量变化旋转,以对应物位变化;而创新设计采用LVDT与量程弹簧组合,结构更简洁——当液体淹没浮筒导致弹簧卸载时,LVDT铁芯随之移动,在变送器外壳内的次级绕组上感应出电压,这些电压随后转换为4-20毫安电流回路测量的物位输出。该技术可直接顶装在容器上,或安装在容器外部的测量筒内。
与扭力管相比,LVDT/量程弹簧技术抗振性更强,输出更稳定,线性度和重复性更优。其成功还得益于线性物理结构(而非扭力管的旋转结构),带来多重优势:降低长期维护成本、缩小安装空间(适配狭小场地)、无需对储罐降压即可拆卸变送器。
无需停机即可维护或更换变送器这一点,能提升设备运行时间和工厂盈利能力。变送器本身也是系统的关键组成部分,具备高级诊断功能,且通过直观的用户界面和快速启动菜单实现极致易用性,确保流程及时启动运行。无疑,这些传统浮筒已升级为“智能”变送器,凝聚了多年的现场反馈与实践经验。
另一类基础且重要的传统物位测量方法是液体液位的目视指示。但在过程工业中,极端工况和腐蚀性环境让目视指示变得更为复杂。尽管如此,在巡检、流程启动阶段,或作为储罐、分离器、锅炉等设备中其他物位仪表的冗余手段,目视检查液位仍是常用方式。
无论是炼油厂还是发电厂,玻璃板液位计都是最普遍的目视指示设备。但用户可能会遇到玻璃破裂、泄漏、高压高温下爆裂等问题,且玻璃板的可见度常受湿气和腐蚀影响,效果不佳。

玻璃板液位计与Orion Instruments品牌Atlas磁翻板液位计(MLI)对比
替代玻璃板液位计的磁翻板液位计(MLI)如今在新建和改扩建项目中广泛应用。MLI的测量筒内装有磁化浮子,与外部目视指示器隔离安装在工艺或储罐外侧。指示器内设有密封翻板或滑块,与浮子内的磁铁磁耦合——浮子随测量筒内液位变化移动,带动翻板翻转或滑块同步移动,清晰呈现液位。

锅炉给水应用从视镜组件升级到Orion Instruments ® 品牌 Atlas ™磁性液位指示器。
MLI与玻璃板液位计的最大区别在于,其目视指示器与测量筒(及介质)隔离,避免了介质与指示器直接接触的风险。指示器观察窗通常采用聚碳酸酯材质,相比玻璃抗冲击/防碎裂性能更优,且能减少紫外线照射影响;但聚碳酸酯存在工艺温度限制,极端高温环境仍需使用玻璃材质。为适配不同化学介质,MLI的测量筒、浮子等部件可提供多种塑料材质选择。综合来看,玻璃板液位计的典型维修成本(包括密封件/垫片、玻璃组件及拆卸更换人工)高达数千美元,且维修期间的停机还会影响工厂收入和盈利能力,而MLI在这两方面均具备显著优势。 MLI的另一大优势是,若需在目视指示之外获取与液位成比例的输出信号,可轻松加装物位变送器或开关,既可作为冗余措施,也便于将储罐液位数据传输至可编程逻辑控制器(PLC)或分布式控制系统(DCS)。MLI常用的配套物位变送器为导波雷达(GWR)和磁致伸缩式变送器。 导波雷达和磁致伸缩技术均可采用双室设计,优势在于维护变送器时可将其与MLI隔离;也可选择单室设计,同时实现目视指示和连续物位输出——具体可通过在MLI测量筒外侧安装磁致伸缩探头(利用同一浮子测量),或在测量筒内直接安装导波雷达探头。对于导波雷达方案,探头与MLI浮子平行安装,通过测量筒内的挡板分离;由于导波雷达变送器独立于浮子工作(即使浮子卡滞或损坏仍可使用),且变送器信号丢失不影响MLI运行,因此额外增加了一层冗余保障。 除物位变送器外,还可在MLI测量筒侧面夹持液位开关(利用浮子工作),或在室内安装超声波液位开关。与变送器的连续物位测量不同,开关仅提供高低液位的通断检测功能。 Magnetrol ® 品牌的 Eclipse ® 706 GWR 变送器安装在 Orion Instruments ® 品的 Atlas ™ MLI 旁边,配备 Jupiter ® JM4 磁致伸缩液位变送器(中游气体处理) 这些基于机械原理的技术至今仍广泛应用,不仅证明了其初始可靠性,更体现了多年来的持续优化——使其在与众多新型物位仪表技术的竞争中保持优势。鉴于它们在全球严苛的过程工业应用中为用户带来的熟悉感和安全感,未来新一代工业设施的物位仪表选型中,这些技术仍将是用户的优先考虑对象。