随着超声波液位测量技术的发展成熟，主流超声波液位开关可靠性不断提高，使得超声波液位开关在工业控制中被逐步的认可，应用越来越广泛。本文结合不同的储罐类型来重点分析超声波液位开关优缺点，以利于更好的选用超声波液位开关。

 

1  超声波液位开关的工作原理

超声波液位开关通过罐壁向罐内发射一个超声波脉冲信号，这个信号首先会在罐壁内产生多次反射波，这个回波定义为底波。如果在传感器安装的位置，罐内有介质（见图1），这个脉冲信号还会通过介质在传感器安装位置的罐体对面的内表面产生回波，这个回波定义为反射波。

如果传感器安装位置罐内没有介质（见图2），由于金属和空气的比重声速相差太大，即声阻抗相差太大，则只有底波而没有发射波 ；通过罐壁向罐内发射一个脉冲信号，这个脉冲信号会在罐壁内产生多次回波，而且回波的次数和传感器安装位置罐内有无介质有关，无介质时因为是全反射的次多，而有介质时由于一部分能量进入介质，反射的次数就会变少。

综上，根据底波和反射波的不同特性能分析判断储罐超声波液位开关安装处是否有液的。

 

2  超声波液位开关的性能特点

非接触测量，传感器置于罐或管道的外部 ；安装简单，不需要切割和焊接 ；罐壁材质可以是金属、玻璃、塑料等 ；适合高压场合的测量 ；适合具有毒性或腐蚀性介质的测量 ；满足恶劣现场要求的坚固结构和防护等级 ；传感器故障时维护方便，便于及时维修，保证超声波液位开关完好投用。

 

3  储罐超声波液位开关的应用分析

惠州石化一期 / 二期原油罐、液态烃罐、燃料油罐和二期成品油储罐全部使用外贴式超声波液位开关，一期成品油罐普遍使用音叉液位开关，其中有值得推广的应用，也有需要总结改进的不足。

 

3.1  原油储罐

原油组成复杂，易含有有毒有害介质，且易含有杂物，主要可选的液位开关为外贴式超声波开关和音叉液位开关。音叉液位开关可选侧装式和顶装式，侧装式低液位探头易受杂物影响，且原油长期投用后罐底会淤积油泥，均易导致误报，高液位探头易被浮盘密封从罐壁刮出的油泥封住不能正常使用，且从南方沿海地区原油罐实际运行情况分析，会季节性的出现浮盘密封从罐壁刮油泥落在浮盘上的问题 ；顶装式音叉液位开关，可降低杂物缠绕的可能性，顶装低液位探头同样会受到油泥的影响，且顶装式低液位探头插入深度太大无法实现。

 

超声波液位开关低液位传感器贴于对应高度的罐壁，高液位传感器可安装在扶梯附近的罐壁处，安装维护方便，低液位开关可选底波分析，避免受罐内杂物及油泥影响。所以，原油储罐宜选用超声波液位开关。

 

3.2  成品油储罐

成品油主要有：汽油、柴油、航煤、组分油、化工原料油等，均是原油经裂化、分馏后的产品，普遍较为清洁、不易凝固。成品油储罐液位开关选型上，超声波液位开关和音叉液位开关均能满足设计要求，通过惠州石化一期储罐的应用案例分析，在南方沿海地区，超声波液位开关的传感器与罐壁接触面易受盐雾影响产生腐蚀，腐蚀后超声波传导受阻，无法正常判断是否有液 ；而且，超声波液位开关传感器或电路板故障时，输出到 DCS 或 SIS 的触点一般不会动作，只是现场控制器会显示故障提示，需要定期现场检查。

 

通过对比分析发现，音叉液位开关故障率低，而且基本上都电子单元故障，故障处理不影响储罐正常使用 ；音叉液位开关投用后，不需要高频次的定期检查来确认现场表是否有故障，降低使用的备件费用和人工成本。故而，成品油储罐应首选音叉液位开关，如是后期储罐改造增设液位开关，综合施工难度和经济性因素可选择超声波液位开关。

 

3.3  液态烃储罐

液态烃储罐可选音叉液位开关和超声波液位开关，但是考虑到液态烃储罐是压力容器，不易在罐体开孔过多，增加泄漏风险点，另外如果音叉液位开关音叉损坏，维修难度较大，只能储罐清罐后才能处理。所以，综合风险因素和维修难度，液态烃储罐应选择超声波液位开关。

 

4  超声波液位开关安装与维护

安装布局图见图1。

4.1  安装注意事项

传感器安装位置（图4）要根据罐体结构既要避免焊缝，又要确保传感器安装位置的正对方向的罐内无管线等设施影响超声波传导，同时结合实际情况，选择易于检查维护的传感器安装位置 ；控制器尽量安装在罐底，便于定期检查维护。传感器安装固定后，要对传感器周围罐壁进行防腐，并于传感器与罐壁的接口进行加强防腐或涂胶。日后罐壁做防腐处理时，不要将传感器取下，可直接沿传感器周围进行防腐，除非该传感器已经损坏。

 

4.2  主要维护工作

定期检查现场控制器状态，当超声波液位开关电路板或传感器故障损坏后，输出到 DCS 的信号一般不会变化，为了保证超声波液位开关处在完好使用状态，建议每两周或每月检查液位开关控制器，以便及时发现故障并修复。

 

定期检查传感器安装位置的防腐，特别是在南方沿海地区，受高温暴晒和盐雾影响，传感器安装接口防腐易开裂，导致传感器安装面的罐壁腐蚀，建议每年检查维护一次传感器的安装接口，防止罐壁接触面腐蚀影响超声波正常传导。

 

5  结论

超声波液位开关由于自身的优点几乎适用于所有的场合，但不是所有的场合超声波液位开关都是非常佳选择，原油储罐、液态烃储罐超声波液位开关是非常佳选择，对于常压成品储罐，选择音叉液位开关更安全可靠和经济。