浮筒式液位传感器是一种基于浮力原理和机械传动或磁耦合原理工作的液位测量仪表，广泛应用于工业领域的连续液位监测。以下是其核心要点：

工作原理

  1. 浮力原理

    • 传感器内部有一个中空金属浮筒，浸没在液体中。液位变化时，浮筒受浮力作用产生位移（浮力大小与浸没深度成正比，遵循阿基米德原理）。

    • 公式：浮力 �=�⋅�⋅�
      （�：液体密度，�：浸没体积，�：重力加速度）

  2. 位移转换信号

    • 机械杠杆式：浮筒位移通过杠杆系统带动扭力管旋转，扭力管的扭转角转换为电信号（如电阻或电流）。

    • 磁耦合式：浮筒内置磁钢，位移通过磁耦合驱动外部磁铁，再转换为电信号（如霍尔效应或磁阻传感器）。

结构组成

  • 浮筒：不锈钢等耐腐蚀材料，形状多为圆柱形。

  • 扭力管/杠杆：将浮力转换为机械位移。

  • 变送单元：将机械信号转为标准电信号（如4-20mA、HART协议等）。

  • 外壳：防护等级（IP65/IP67）适应恶劣环境。

特点与优势

  • 高精度：可达±0.5% FS（满量程），适合稳定介质。

  • 耐压耐温：可工作于高压（如10MPa）和高温（如200℃）环境。

  • 适应复杂工况：可用于粘稠、腐蚀性液体（需选防腐材质）。

  • 无需外部电源（机械式）：部分型号纯机械输出，防爆安全。

应用场景

  • 石油化工：储罐、反应釜液位监测。

  • 电力：锅炉汽包水位控制。

  • 水处理：污水池、化学药剂液位。

  • 食品医药：卫生级设计，符合GMP标准。

选型注意事项

  1. 介质特性：密度、粘度、腐蚀性（影响浮筒材质选择）。

  2. 过程压力/温度：需匹配传感器额定参数。

  3. 安装方式：顶装（适用于地下储罐）、侧装（开口容器）。

  4. 输出信号：模拟量（4-20mA）、数字通信（Modbus）或开关量报警。

常见故障与维护

  • 浮筒卡滞：定期清洗防止粘稠介质附着。

  • 信号漂移：检查扭力管是否老化或介质密度变化。

  • 零点校准：空罐状态下重新标定。

与其他液位传感器的对比

类型 浮筒式 雷达式 超声波式
测量原理 浮力 微波反射 声波反射
介质影响 受密度影响 几乎无影响 受气泡/泡沫影响
安装复杂度 中等（需浸入介质） 简单（非接触） 简单（非接触）
成本 中等 较高 较低

浮筒式液位传感器凭借其可靠性和适应性，在工业过程控制中占据重要地位，尤其适合高温高压或防爆要求的场合。选型时需结合具体工况权衡精度、成本与维护需求。