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      德國WIKA威卡水位計應(yīng)用聲波遇不同介面反射的原理來測定水位

WIKA水位計也叫“液位計”或“液面計”。因鍋爐里的水在高溫時汽化供暖，水和汽的損耗較大，要不斷地補充水，使鍋爐里的水位保持一定的高度，水位過低，鍋爐就有爆炸的危險。為了隨時了解鍋爐內(nèi)的水位，在鍋爐上都裝有WIKA水位計，WIKA水位計和鍋爐構(gòu)成一個連通器。常用的有玻璃液位計、壓強液位計、浮標(biāo)液位計、電容液位計及電阻液位計等。在高溫和高壓下，也可采用同位素液位計。

自動測定并記錄河流、湖泊和灌渠等水體的水位的儀器。按傳感器原理分浮子式、跟蹤式、壓力式和反射式等。水位記錄方式主要有：記錄紙描述，數(shù)據(jù)顯示或打字記錄,穿孔紙帶,磁帶和固體電路儲存等。WIKA水位計的精確度一般在1～3厘米以內(nèi)，中國制造的WIKA水位計的記錄周期有1天、30天和90天等。走時誤差,機械鐘為2分/日，石英晶體鐘小于5分/月。

浮子式WIKA水位計

其原理是由浮子感應(yīng)水位的升降。有用機械方式直接使浮子傳動記錄結(jié)構(gòu)的普通WIKA水位計，有把浮子提供的轉(zhuǎn)角量轉(zhuǎn)換成增量電脈沖或二進制編碼脈沖作遠(yuǎn)距離傳輸?shù)碾妭?、?shù)傳WIKA水位計，還有用微型浮子和許多干簧管組成的數(shù)字傳感WIKA水位計等。應(yīng)用較廣的是機械式WIKA水位計。應(yīng)用浮子式WIKA水位計需有測井設(shè)備，只適合于岸坡穩(wěn)定、河床沖淤很小的低含沙量河段使用。測井見圖1。

光纖WIKA水位計

光纖WIKA水位計包括WIKA水位計傳感器部分和控制電路終端部分。其中，WIKA水位計傳感器部分采用光路耦合調(diào)節(jié)設(shè)備與光纜連接用于傳遞承載水位信息的光信號，控制電路終端部分采用激光調(diào)制技術(shù)，發(fā)送不同功能的調(diào)制激光信號，通過調(diào)制、對比與檢測，獲得水位的準(zhǔn)確信息。這一原理實現(xiàn)了全程光測量，在室外不使用任何帶電器件，可以杜絕靜電危害防止雷電擊毀。

跟蹤式WIKA水位計

又稱接觸式WIKA水位計，利用重錘上的電測針接觸水面發(fā)出電信號，使電機正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)，隨時跟蹤水面點的位置，從而測定水位。一般在較陡岸坡上架設(shè)鐵管，懸錘和懸索在管道中升降，驅(qū)動記錄或訊號裝置。鐵管進水口需有沉沙和靜水設(shè)施。

壓力式WIKA水位計

它的工作原理是測量水壓力，推算水位。其特點是不需建靜水測井，可以將傳感器固定在河底，用引壓管消除大氣壓力，從而直接測得水位。壓力式WIKA水位計有兩類。一類為氣泡型，在引壓管中不斷輸氣，用自動調(diào)節(jié)的壓力天平將水壓力轉(zhuǎn)換成機械轉(zhuǎn)角量，從而帶動記錄機構(gòu)。另一類為電測型，它應(yīng)用固態(tài)壓阻器件作傳感器，可直接將水壓力轉(zhuǎn)變成電壓模量或頻率量輸出,用導(dǎo)線傳輸至岸上進行處理和記錄（圖2）。

聲波式WIKA水位計

是反射式WIKA水位計的一種，應(yīng)用聲波遇不同介面反射的原理來測定水位。分為氣介式和水介式兩類。氣介式以空氣為聲波的傳播介質(zhì)，換能器置于水面上方，由水面反射聲波，根據(jù)回波時間可計算并顯示出水位。儀器不接觸水體，擺脫水中泥沙，流速沖擊和水草等不利因素的影響。水介式是將換能器安裝在河底，向水面發(fā)射聲波。聲波在水介質(zhì)中傳播速度高，距離大，也不需要建測井。兩種WIKA水位計均可用電纜傳輸至室內(nèi)顯示或儲存記錄（見水位觀測）。

WIKA水位計產(chǎn)品多種多樣，其中以玻璃管液位計和玻璃板液位計使用的最多，玻璃管液位計又因材質(zhì)的不同分為普通玻璃管液位計和石英玻璃管液位計，二者是有區(qū)別的。

GZS-A型雙色石英玻璃管液位計

1）、測量范圍：300~2200mm

2）、工作溫度：-20~450℃

3）、工作壓力：PN0~6.4MPa

4）、石英管試驗壓力：≤13MPa

5）、表體材質(zhì)：優(yōu)質(zhì)碳鋼或1Cr18Ni9Ti

6）、有液體時為綠色，無液體時為紅色

GZS-C型普通玻璃管液位計

適合在常溫、常壓下各種環(huán)境內(nèi)使用，最大的特點就是價格低廉、直讀顯示。

廣泛采用電液位計，應(yīng)用在江河、琥珀、水庫、渠道、水電站等工程中。

常用的WIKA水位計有四種：玻璃管式，平板式、雙色WIKA水位計和低地位WIKA水位計。

一、玻璃管式WIKA水位計

玻璃管式WIKA水位計，公稱壓力一般不超過1．6MPa，公稱直徑有DN15和DN20兩種，玻璃管內(nèi)徑不應(yīng)小于8mm，厚度不小于3mm。

玻璃管式WIKA水位計主要由汽旋塞，水旋塞，玻璃管、排污旋塞和連接法蘭等組成。

鍋爐內(nèi)的水位高低和變化，透過玻璃管顯示出來。玻璃管的中心線要與WIKA水位計汽、水旋塞的中心線同心，以防止玻璃管受扭曲應(yīng)力而破裂。為了防止玻璃管爆破傷人，在帶有鋼球的WIKA水位計內(nèi)，在旋塞內(nèi)配有彈子，汽、水爆破的沖力使彈子自動關(guān)閉汽、水旋塞。同時還應(yīng)安裝防護罩。防護罩一般用較厚的耐溫的鋼化玻璃板制成。如用鐵皮制作防護罩，應(yīng)在觀察水位的方向前、后兩個罩壁上都要開有寬12~15mm的縫隙，其長度應(yīng)比玻璃管長度大一些。后面留縫隙是為了使光線射入，便于觀察。切忌用普通玻璃做防護罩，以防玻璃管破裂后，反而增加危險。

二、雙面玻璃板WIKA水位計

雙面玻璃板WIKA水位計主要由汽閥門、水閥門，壓板、玻璃板、排污閥，排污管和法蘭等構(gòu)成。它的特點是用平面的玻璃板取代了玻璃管，玻璃板的內(nèi)表面通常開有三棱形的溝槽，利用光線在溝槽內(nèi)的折射作用，使汽水分界線非常明顯。由于汽、水的折射率不同，汽和水會呈現(xiàn)出不同的顏色，蒸汽呈亮白色，水則顯得灰暗，二者的界線十分明顯，便于觀察。

當(dāng)鍋爐工作壓力較高時，可在玻璃板后面嵌襯云母片，以提高運行安全性，延長使用期限。

三、雙色WIKA水位計

雙色WIKA水位計主要有透射式、反射式和反透式等數(shù)種。

1、透射式雙色WIKA水位計 這種WIKA水位計由反光鏡、光原、紅、綠濾光鏡、柱面聚鏡、平面鏡、影屏、框架、汽水旋塞等構(gòu)件組成。

透射式雙色WIKA水位計的工作原理與其他形式的WIKA水位計基本相同，所不同的是光源的光線經(jīng)反光鏡反射，通過光學(xué)系統(tǒng)，使穿過水的那部分光線在影屏鏡上呈綠色，而穿過汽的那部分光線在影屏鏡上呈紅色，從而在影屏鏡上顯示了代表水綠、汽紅鍋筒內(nèi)水位的變化。

2、反射式雙色WIKA水位計 反射式雙色WIKA水位計是利用光在水和蒸汽中具有不同的折射率，通過棱鏡的反射作用，使WIKA水位計中蒸汽部分呈紅色．水部分呈綠色。

3、反透式雙色WIKA水位計 它的結(jié)構(gòu)介于透射式與反射式之間，其水位顯示既利用了光線的透射，也利用了光線的反射原理。綠色光源裝置在表計舌面．紅色光源裝置在表計的左面，也有采用色板的，光線經(jīng)透射與反射后，使WIKA水位計中水部分呈綠色，汽部分呈紅色。

四、低地位WIKA水位計

根據(jù)規(guī)定，當(dāng)WIKA水位計距離操作面高于6m時，應(yīng)加裝低地位式WIKA水位計。

低地位WIKA水位計有液柱差壓式低地位WIKA水位計和機械式低地位WIKA水位計兩種。

液柱差壓式低地位WIKA水位計是利用流體靜壓力原理，測量兩個液柱的靜壓差而制成。根據(jù)低地位WIKA水位計指示器中液體比重不同，有比重大于l的重液式低地位WIKA水位計，比重小于1的輕液式低地位WIKA水位計。還有差壓式低地位WIKA水位計等。

對低地位WIKA水位計所用的工作液要求如下：

1、不溶于水。

2、可染成鮮明的顏色，與水能形成明顯的分界線。

3、沸點較高，且無腐蝕作用。

4、粘度應(yīng)盡量小。

能滿足上述要求的重液有四氯化碳(ρ=1623kg /m3)．(ρ=1489kg/m3。三溴甲烷(ρ=2890 kg/m3)、等或田其它溶液調(diào)制的混合物。常用的重液密度為1600～2000 kg/m3為了便于觀察水位，可加入可溶性染料：如加入0.01%芭豆紅，就能使重液呈鮮艷的紅色。輕液一般用機油、煤油和汽油按不同比例混合即可。并加入適量酚酞，便可使輕液呈棗紅色，常用的輕液密度為700~800 kg /m3。