图1  144LD型电动浮筒液位变送器

浮力式液位计应用阿基米德原理，包括恒浮力式、变浮力式两大类。变浮力式主要是浮筒液位计，利用浮筒沉浸在液体里，根据浮筒被浸的程度不同，则浮筒所受的浮力不同，只要检测出浮筒所受浮力的变化，就可知液位的高低。英维思-福克斯波罗-埃卡（IPS-Foxboro-Eckardt）的144LD型电动浮筒液位变送器性能优异，长期稳定性好，在国内石化装置、大化肥、大化纤上应用较多。

在流程工业的生产过程中，常常需要测量某些设备（容器）内介质分界面位置，如气体-液体间的液位高度；气体-固体间的料位高度；液体-液体间的界面高度，等等。这些液位、料位、界面的测量统称为物位测量，最常用的是液位测量。

物位测量一般是测量某一介质的高度或厚度、长度，所用测量单位多为长度单位。物位测量的方法很多，常见的有：直读式、浮力式、静压式、电气式、声波式、核辐射式等。其中浮力式液位计是应用最早的物位测量仪表，包括恒浮力式、变浮力式两大类，应用阿基米德原理。恒浮力式分浮标式与浮球式，都是维持浮力不变，浮标或浮球漂浮在液面上，其位置随着液位高低而变化，当测出浮标的位置时，就能确定液位的高低或发讯报警。变浮力式液位计主要是浮筒液位计（变送器），利用浮筒沉浸在液体里，根据浮筒被浸的程度不同，则浮筒所受的浮力不同，只要检测出浮筒所受浮力的变化，就可知液位的高低。

图2  144LD结构

144LD型电动浮筒液位变送器

英维思-福克斯波罗-埃卡（IPS-Foxboro-Eckardt）的144LD型电动浮筒液位变送器（图1）是基于阿基米德原理的变浮力式液位计，是在早期产品6.166.xxx型气动、5.166.xxx型电动、LD134型电动浮筒液位变送器的基础上改进发展而来。Eckardt浮筒液位计产品进入中国已有四十多年，各种型号都有较多应用，以石化装置、大化肥、大化纤的应用为多，性能优异，长期稳定性好。

144LD以浮筒（亦称沉筒，可选316L不锈钢、哈氏合金、加碳PTFE等材料）为测量元件，通过传动芯轴/扭力管将浮力的变化传递给测量部分的采用应变桥路的传感器，再经转换部分放大输出4~20mADC信号或连接现场总线传输数字信号，本机有液晶显示器和组态功能以及自诊断，支持HART、Profibus-PA、FF及FoxCom通信。可根据需要配置热夹套和分体安装方式。视过程应用不同，也可作为界面测量或密度测量。在国内也有一些厂家引进144LD表头（测量和转换部分）等主要部件，自制浮筒、浮筒室壳体和安装件组合，但发现国内产品样本的技术数据中标注的测量精度等技术指标比原厂家要差一些。

图3 144LD型测量原理

结构原理

参见图2，LD144主要由测量部分和转换部分（放大器）组成，测量部分由浮筒及吊链、传动杆、传动芯轴/扭力管及壳体组成。浮力通过传动杆和传动芯轴/扭力管传递，工作杠杆夹持着传动芯轴并刚性连接到传感器的贴有金属薄膜应变电阻桥路的挠曲梁。一端焊在传递芯轴上的扭力管也起到隔离密封的作用。浮筒为一根两端封闭的长圆形空心金属管，用吊链挂在传动杆一端，由于有一定质量（重量），浮筒可沉浸在液体中，当液位上升时，浮筒的浸没部分增加，它所排开的那部分液体的体积也增加，因此液体作用在浮筒上的浮力变大，测出这一浮力变化即可测出液位。液位变化引起的浮力变化改变了浮筒向下作用力（重力），通过传动杆转换为测量力矩的变化。这个测量力矩作用在传动芯轴并与扭力管的扭力矩相平衡，产生的芯轴微转角位移代表了相应的浮力（液位），微转角位移经工作杠杆将力矩放大并使施加到挠曲梁的力发生变化，应变电阻阻值随之变化，传感器有一个对应液位的测量信号给转换部分（放大器）。0%液位时，浮筒垂直向下的重力最大，随液位升高浮力加大则浮筒重力成线性减少。转换部分主要由放大器的微处理器及电子电路和LCD/操作按键组成，作用是向传感器应变电阻桥路隔离供电并将测量信号隔离放大和数据处理，并有智能信噪处理功能，输出二线制4~20mADC信号或连接现场总线传输数字信号，可进行组态、零点、量程、阻尼等参数调整。转换部分可和测量部分安装为一体，也可分体式安装，在用户工况需要时，测量部分可配热夹套，以防止气相介质在传动杆和传动芯轴/扭力管处凝结挂料。

图4  外浮筒式与内浮筒式应用

仪表调试

144LD在出厂时已按订单的仪表数据调校，参数存储在变送器内，一般只在现场用变送器按键校准零点，必要时现场按键校准0%和100%或用显示器按键组态调试或HART现场通信器、FoxCom手操器HHT组态调试以及通过现场总线组态调试。若仪表数据有变更或实际需要对浮筒液位变送器标定时，也可采用工作间挂砝码和现场水校法来进行。

图5  挂砝码校验图

挂重法

挂砝码校验采用传统的模拟挂重的方法，通常是在仪表维修工作间内进行，参见图5。用挂砝码校验时，是将浮筒取下后，在传动杆上挂上砝码托盘，置与各校验点对应的某一质量的标准砝码，来模拟不同液位时浮筒（包括挂链）所产生的重力与该校验点所受的浮力之差，通常被测液位的气相介质密度相比液相介质密度小很多，浮筒在气相中的浮力可忽略不计。挂砝码遵循：挂重砝码的重力等于浮筒自身包括挂链的重力减去液位浮力，还要考虑减去挂砝码托盘的重力。

水校法

用水校验一般适用现场校验标定外浮筒式或充液较方便的内浮筒式，利用连通器原理，接出标有长度单位的连通管。充放水校验。水校法操作时要注意必须使浮筒室或过程容器上部通大气，这样才能使连通管形成有效连通。

图6  144LD变送器按键

变送器按键校准

现场按键校准使用变送器壳两侧的0%（右侧）和100%（左侧）按键。向上升起键保护盖后，用直径小于3mm的销子或螺丝刀插入孔中，按压按键。在挂好浮筒后的空液位时，若校准浮筒挂重的零点，按压右侧0%按键小于3s即可，此时变送器转换部分记录下浮筒挂重的内部信号值。当实际液位在0%时，若校准输出零点，按压右侧0%按键要长于5s，此时输出为4mADC；当实际液位在100%时，按压左侧100%按键要长于5s，此时输出为20mADC。若需现场按键调整阻尼（可调范围0~32s，缺省值为8s）时，要按压左侧100%按键小于3s，此时LCD显示器上出现输出信号的阻尼时间，再按压左侧100%按键更长时间，可出现阻尼数值变化，到选定的阻尼值后松开，再瞬间按压右侧0%按键确认。

图7  144LD显示器按键和组态主菜单

显示器按键组态调试

l44LD组态和校准也可以利用变送器上的显示器及按键来实现。图7给出主菜单，图8给出实用的“维护MAINT”菜单。而“专用SPECIAL”菜单可进行更高级组态，需口令进入，不提倡用户轻易进入。

使用显示器按键组态和调试时，按左侧NEXT键，依次出现主菜单的“显示预置的变量值（显示传感器温度或输出值及单位或输出电流值或输出百分数等）”、“维护MANIT”、“专用SPECIAL”，按右侧的ENTER键可确认进入下一层菜单或显示，同时按两个键为退出回到上一层。

现场通信器组态调试

对于带有通信功能的144LD，若使用HART现场通信器、FoxCom手操器HHT组态调试，使用现场总线HART、Profibus-PA、FF或FoxCom组态调试或使用PC 20软件组态时，组态菜单内容和参数会有所不同，应参照厂家相关手册说明进行。

图8  “维护MAINT”菜单

安装使用注意事项

外浮筒式的测量室应垂直安装，允许偏差2mm。测量室与截止阀之间的密封垫片一般使用石棉橡胶板平垫片，仪表部分与测量室之间一般使用金属缠绕垫片，高压应用时按照规范要求。

安装内浮筒的设备容器上应有防工艺介质流动冲击的导向环或带孔导向管，导向要垂直同心，同心度每米不超过2mm。浮筒要插入导向环或导向管内并同心，不能有擦碰。内浮筒的吊链长度应使浮筒位置符合容器被测液位范围。

浮筒挂装时要注意吊链挂片的方向，并使吊链挂片孔正确卡挂在传动杆上。变送器外壳要良好接地；防爆场合不能打开变送器盖子；操作者要熟悉安全知识和连接安全规程。正常情况下，144LD免维护运行，必要时可在工况允许下打开盲板法兰，对浮筒及其吊链挂片状态目检，并检查是否有结垢结晶或不洁现象，尤其是传动杆和传动芯轴/扭力管部位。