浮筒式液位传感器的结构组成根据其工作原理（浮力+位移转换）和安装方式（顶装或侧装）略有差异，但核心部件基本一致。以下是其典型结构组成及功能详解：

1. 浮筒组件（核心传感部件）

  • 浮筒：

    • 材质：不锈钢（如304/316）、哈氏合金等耐腐蚀金属，或PTFE涂层防腐。

    • 形状：中空圆柱形或扁平柱形，设计需满足浮力与重力的平衡。

    • 作用：浸入液体中，随液位变化产生浮力变化或位移。

2. 位移转换机构（机械/磁耦合）

（1）扭力管系统（机械杠杆式）

  • 扭力管：弹性金属管（如镍合金），一端固定，另一端连接浮筒杠杆。

  • 杠杆臂：将浮筒的垂直位移转换为扭力管的旋转扭矩。

  • 工作原理：浮力变化 → 杠杆摆动 → 扭力管扭转 → 扭转角转换为电信号。

（2）磁耦合系统（非接触式）

  • 内磁钢：安装在浮筒内部，随液位移动。

  • 外磁钢：与内磁钢耦合，通过磁力传递位移至外部传感器。

  • 霍尔元件/磁阻传感器：检测外磁钢位置变化，输出电信号。

3. 变送器单元（信号处理）

  • 传感器元件：

    • 应变片：贴在扭力管上，检测微小形变。

    • 角度传感器：测量扭力管旋转角度（如电位器或编码器）。

  • 信号调理电路：将模拟信号转换为标准输出（如4-20mA、HART协议）。

  • 显示屏（可选）：本地显示液位值或百分比。

4. 外壳与密封组件

  • 过程连接：法兰（如DN50/DN80）、螺纹（G1/2″）或卡箍，用于安装到容器。

  • 密封结构：

    • O型圈/波纹管：防止介质泄漏（尤其高压或腐蚀性环境）。

    • 防爆设计：符合Ex d/IIC T6标准（用于易燃易爆场合）。

  • 防护等级：通常IP65/IP67，防尘防水。

5. 辅助部件

  • 阻尼器（可选）：减少液位波动对测量的干扰。

  • 温度补偿模块：抵消环境温度对扭力管弹性的影响。

  • 校准机构：手动调节零点和量程（如外部旋钮）。

顶装式 vs 侧装式结构差异

组件 顶装式 侧装式
浮筒方向 垂直悬挂，自由上下移动 水平安装，杠杆臂摆动
安装位置 容器顶部（如地下储罐） 容器侧壁（开口容器）
维护便利性 需停机拆卸 可在线拆卸（部分设计）

典型结构示意图（以扭力管式为例）

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[容器顶部]
  │
  ├───法兰密封───────┐
  │                │
  │           [变送器外壳]  
  │                │  
  ├───扭力管───────┤
  │                │  
  │           [杠杆臂]  
  │                │  
  └───浮筒（浸入液体中）

关键设计要点

  1. 浮筒密度匹配：需根据介质密度计算浮筒体积和重量，确保线性响应。

  2. 扭力管刚度：过软易漂移，过硬降低灵敏度，需优化材料与尺寸。

  3. 抗振设计：工业环境中需避免机械振动导致信号噪声。

选型时需提供的参数

  • 介质密度、粘度、腐蚀性

  • 过程压力/温度范围

  • 测量范围（如0-5m）

  • 防爆/防护等级要求

浮筒式液位传感器的结构设计直接影响其精度和可靠性，在化工、石油等严苛环境中需严格匹配工况条件。