雷達(dá)液位計(jì)液氣

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(雷達(dá)液位計(jì)液氣)

摘要：簡(jiǎn)要介紹了制藥企業(yè)用于液位監(jiān)測(cè)的直接檢測(cè)技術(shù)，著重闡述了液位間接檢測(cè)技術(shù)中壓力法、浮力法、電學(xué)法、超聲波法、雷達(dá)法、音叉振動(dòng)法的原理及其相應(yīng)液位計(jì)的特點(diǎn)，為制藥企業(yè)在選擇液位檢測(cè)技術(shù)時(shí)提供參考。
0引言 隨著智能制造時(shí)代的到來(lái)，以質(zhì)量為生命線的制藥企業(yè)如何搭載“智能制造”這趟快車，是眾多制藥企業(yè)面臨的重大課題。在智能化生產(chǎn)過(guò)程中，液位檢測(cè)和監(jiān)控在醫(yī)藥、飲料等行業(yè)的生產(chǎn)中扮演著重要的角色，液位監(jiān)控直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，甚至關(guān)系到生產(chǎn)過(guò)程能否順利進(jìn)行。同時(shí)，液位檢測(cè)設(shè)備作為一種重要的計(jì)量器具，是生產(chǎn)過(guò)程安全、受控的重要保證要素之一。合格的液位檢測(cè)設(shè)備、過(guò)硬的液位檢測(cè)技術(shù)，不僅為制藥企業(yè)的原輔料、半成品和成品質(zhì)量保駕護(hù)航，還在GMP的實(shí)施過(guò)程中有著舉足輕重的地位。因此，為了保障產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，只有科學(xué)地選擇液位檢測(cè)技術(shù)，才能保障檢測(cè)結(jié)果的可靠性、穩(wěn)定性。 1液位檢測(cè)技術(shù) 液位檢測(cè)總體上可以分為直接檢測(cè)和間接檢測(cè)兩種方法。直接檢測(cè)法是一種最簡(jiǎn)單、直觀的液位檢測(cè)方法，它是利用連通器的工作原理，將容器中的液體引入帶有標(biāo)尺的觀察管中，通過(guò)標(biāo)尺讀出液位高度。 間接檢測(cè)法是將液位信號(hào)轉(zhuǎn)化為其他相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的方法。 2直接檢測(cè)技術(shù) 玻璃管液位計(jì)是一種直讀式液位測(cè)量?jī)x表，屬直接檢測(cè)技術(shù)，其使用原理如圖1所示，可用于制藥企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一般儲(chǔ)液罐和靜置罐中液位的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)或者普通實(shí)驗(yàn)室的液位測(cè)量。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量直觀，是傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)液位測(cè)量工具。 缺點(diǎn)：其材質(zhì)容易破損，且不易于清潔，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)影響指示清晰度。現(xiàn)在該液位計(jì)已經(jīng)不常用了。 3間接檢測(cè)技術(shù) 制藥生產(chǎn)通常是一個(gè)系統(tǒng)而復(fù)雜的過(guò)程，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的環(huán)境和條件也較復(fù)雜、特殊，因此多采用間接檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行液位檢測(cè)，如壓力法、浮力法、電學(xué)法等。 3.1壓力法檢測(cè)技術(shù) 壓力法檢測(cè)技術(shù)是依據(jù)液體重量所產(chǎn)生的壓力進(jìn)行測(cè)量。由于液體對(duì)容器底面產(chǎn)生的靜壓力與液體高度成正比，因此通過(guò)測(cè)量容器中液體的壓力即可測(cè)算出液位高度。 （1）用于測(cè)量開(kāi)口容器液位高度的壓力式液位計(jì)有三種，即三暢壓力表式液位計(jì)、三暢法蘭式液位變送器、吹氣式液位計(jì)。 （2）用于密閉容器中的液位測(cè)量時(shí)，需要使用差壓式液位計(jì)，它可在測(cè)量過(guò)程中消除液面上部氣壓以及氣壓波動(dòng)對(duì)顯示值的影響。 差壓式液位計(jì)工作原理如圖2所示。 靜壓式液位計(jì)的工作原理是通過(guò)安裝于底部的壓力傳感器檢測(cè)底部液體壓力，再轉(zhuǎn)換計(jì)算出液位高度，底部液體壓力的參考值為與頂部連通的大氣壓或者已知?dú)鈮骸ｌo壓式液位計(jì)的檢測(cè)方式是接觸式檢測(cè)，要求采用高精度、齊平式壓力傳感器，同時(shí)換算過(guò)程需要不斷校準(zhǔn)。 優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)不受液位高度限制，測(cè)量液位時(shí)，完全不受氣包或容器內(nèi)裝部件的影響。 缺點(diǎn)：液位高度越高，對(duì)傳感器的精度要求也越高，長(zhǎng)時(shí)間使用或者更換液體時(shí)需要重復(fù)校準(zhǔn)，不適用于介質(zhì)密度和溫度變化明顯的環(huán)境。 3.2浮力法檢測(cè)技術(shù) 浮力法檢測(cè)技術(shù)是依據(jù)力平衡原理，通常借助做成空心體的浮子類懸浮物，使它在平衡時(shí)能夠浮于液面。浮子會(huì)隨液位高度的變化而在液面上下移動(dòng)，所以測(cè)出浮子的位移即可知液位的變化量。浮子式液位計(jì)按浮子形狀不同，可分為浮子式、浮筒式兩種，具體的液位計(jì)有鋼帶浮子式液位計(jì)、浮筒式液位計(jì)、磁浮子液位計(jì)（如磁翻板液位計(jì)）。在制藥行業(yè)中常將磁翻板液位計(jì)用于儲(chǔ)液罐、發(fā)酵罐等儲(chǔ)液設(shè)備上。三暢磁翻板液位計(jì)是根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用工作的，如圖3所示，它可用于各種塔、罐、槽、球型容器和鍋爐等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測(cè)。當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)主導(dǎo)管中的浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過(guò)磁耦合傳遞到現(xiàn)場(chǎng)指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°。 當(dāng)液位上升時(shí)，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色；當(dāng)液位下降時(shí)，翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色。指示器的紅、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位的指示。 優(yōu)點(diǎn)：磁翻板液位計(jì)可以實(shí)現(xiàn)高度密封，防泄漏，適用于高溫、高壓、耐腐蝕的場(chǎng)合。它彌補(bǔ)了玻璃板（管）液位計(jì)指示清晰度差、易破裂等缺陷，且全過(guò)程測(cè)量無(wú)盲區(qū)，顯示清晰，測(cè)量范圍廣。 缺點(diǎn)：價(jià)格較高，工作壓力不能太高，并隨液體的密度不同，其浮子在液體中的高度也不同，需要以實(shí)際介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定。 3.3電學(xué)法檢測(cè)技術(shù) 電學(xué)法檢測(cè)技術(shù)按工作原理不同可分為電阻式、電感式和電容式液位計(jì)。電學(xué)法檢測(cè)技術(shù)沒(méi)有摩擦件和可動(dòng)部件，信號(hào)轉(zhuǎn)換、傳送方便，便于遠(yuǎn)程傳輸，穩(wěn)定可靠，且輸出可轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)，與電動(dòng)單元組合儀表配合使用，可方便地實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制。 制藥行業(yè)常用的是電容式液位計(jì)。電容式液位計(jì)利用液位高低變化影響電容器電容量大小的原理進(jìn)行測(cè)量，液位變化引起等效介電常數(shù)變化，從而使電容器的電容量變化。三暢電容式液位計(jì)的適用范圍非常廣泛，既能測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)（圖4）和非導(dǎo)電介質(zhì)（圖5）的液位，又可測(cè)量強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)、高溫介質(zhì)、密封容器的液位，與介質(zhì)的黏度、密度、工作壓力無(wú)關(guān)。 此外，電容式液位計(jì)還能測(cè)量?jī)A斜晃動(dòng)和高速運(yùn)動(dòng)的容器的液位，可作為一種連續(xù)測(cè)量的液位控制器。 雖然電容式液位計(jì)價(jià)格較低，安裝容易，但是電容傳感器容易受到不同容器材質(zhì)和溶液屬性的影響，測(cè)量重復(fù)精度較低，需定期維修和重新標(biāo)定，使用壽命也不長(zhǎng)。 3.4超聲波法檢測(cè)技術(shù) 超聲波法檢測(cè)技術(shù)是將較短的超聲波脈沖發(fā)送到被測(cè)物質(zhì)，這些脈沖被介質(zhì)表面反射并被傳感器重新接收，測(cè)量?jī)x表利用聲波所需的運(yùn)行時(shí)間

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