工业激光测距传感器在高温液位测量方面的应用有哪些呢？

时间:2025-09-23 20:00

工业激光测距传感器在高温液位测量方面有其独特的优势和特定的应用场景。

首先需要明确核心原理：激光测距传感器通过测量激光脉冲从发射到被物体反射接收的时间（时间飞行法，ToF）或相位差来计算距离。 将这个距离值换算后，即可得到液位高度。

 

一、为何选择激光测距传感器进行高温液位测量？

选择激光传感器来测量高温液位，主要是为了解决其他测量方式的痛点，其核心优势包括：

1.非接触测量：这是最大的优势。传感器完全不需要接触高温、腐蚀性或粘稠的介质，避免了被损坏、腐蚀或粘附的风险，使用寿命长。

2.抗干扰能力强：激光不易受高温、高压、蒸汽、粉尘、介电常数变化等复杂工况的影响。相比之下，雷达波在某些工况下（如大量泡沫、特定蒸汽）可能发生衰减。

3.精度高、分辨率高：激光拥有极好的聚焦能力，光斑非常小（即使在远距离），因此能实现毫米级甚至更高的测量精度，并且能瞄准很小的测量点（如罐体内的导管或特定区域）。

4.适用于极端高温：只要传感器的安装位置环境温度在其允许范围内（通常通过空气冷却或水冷套实现），它就可以测量任何温度介质的表面，无论是上千度的熔融金属还是高温沥青。

 

二、主要的应用场景

激光测距传感器特别适用于以下高温、高危的液位测量场合：

1.金属冶炼与加工

1.应用场景：熔融铁水（高炉、铁水包、混铁车）、钢水（转炉、钢包、中间包）、铝液、铜水等液位的连续监测或定点检测。

2.价值：实现出铁/出钢量的控制、防止溢漏（跑钢跑铝）的重大安全事故、优化铸造过程。这是其最高端的应用领域。

2.高温化工与石化原料

1.应用场景：高温反应釜、聚合釜、沥青罐、高温油罐（如热燃油）、熔盐储罐、液态硫磺等液位的测量。

2.价值：这些介质通常具有高腐蚀性、易凝固、粘稠等特点。非接触的激光测量避免了仪表腐蚀和堵塞问题，保障生产安全。

3.玻璃制造业

1.应用场景：玻璃熔窑（玻璃液）、锡槽（浮法玻璃）等处的液位控制。

2.价值：精确的液位控制是保证玻璃产品厚度均匀性和质量稳定的关键。激光能耐受熔窑的高温辐射环境。

4.能源行业（垃圾发电、生物质发电）

1.应用场景：余热锅炉的汽包液位测量。

2.价值：作为传统差压变送器的高精度辅助或冗余测量手段，提供更直接、更可靠的参考，确保锅炉安全运行。

5.水泥行业

1.应用场景：水泥回转窑的窑头熟料冷却机（篦冷机）料位监测。

2.价值：虽然测的是固体料位，但同样面临极端高温（红热熟料）、高粉尘的挑战，激光传感器是少数能胜任的技术之一。

 

三、重要的注意事项和局限性

尽管优势突出，但应用激光传感器时必须考虑以下限制条件并采取相应措施：

1.被测表面特性：

1.镜面反射问题：这是最大的挑战。如果液体表面如镜面般光滑（如平静的熔融金属），激光会以固定角度反射，只有极少部分光能返回传感器，可能导致测量失败。

2.解决方案：刻意制造一个微小的倾角（不垂直入射），或瞄准一个固定的、粗糙的测量点（如安装在容器内的耐火砖或导流管）。

3.泡沫和蒸汽：虽然抗干扰能力强于多数技术，但过厚的泡沫或浓密的蒸汽仍会严重衰减或完全阻挡激光信号。

2.传感器冷却与保护：

1.传感器本体必须远离热源。通常需要配备空气吹扫器（Air Purge） 和水冷套（Water Cooling Jacket）。

2.空气吹扫器：持续向传感器镜头吹送清洁、干燥的冷空气（或氮气），有两个作用：① 冷却镜头；② 防止粉尘和烟雾污染镜头。

3.水冷套：将传感器安装在一个通有循环冷却水的夹套内，实现对传感器主体的强制降温，使其能在环境温度极高的场合（如炼钢车间）旁工作。

3.成本：高性能、能适应极端工况的工业级激光测距传感器及其冷却保护系统的成本非常高昂。

四、与其他技术的对比

测量技术	原理	优点	缺点	适用高温液位场景
激光测距	光学、飞行时间	非接触、精度极高、抗电磁干扰	受表面特性影响大、需冷却保护、成本高	熔融金属、高温化工介质、需要极高精度的场合
雷达物位计	微波	非接触、受蒸汽粉尘影响较小	精度低于激光、介电常数很低时信号弱	大型高温储罐、沥青罐、一些反应釜
超声波物位计	声波	非接触、成本低	受温度压力影响大、蒸汽和粉尘衰减严重	一般不用于极端高温，可用于中低温
导波雷达	微波、接触式	受表面特性影响小、精度高	需接触介质、探头易腐蚀/粘附/损坏	不适用于腐蚀性、粘稠或熔融高温介质

总结来说，工业激光测距传感器是解决极端高温、高危液位测量难题的“高精尖”选择。 它特别适用于熔融金属、高温腐蚀性化工原料等场合，其非接触和高精度的特点为安全生产和过程控制提供了可靠保障，但需妥善解决表面反射和传感器冷却问题。在选择时，务必与供应商详细沟通具体的工况条件。

上一篇：激光多普勒测速仪在工业上的应用有哪些呢？ 下一篇：单晶炉拉晶测硅液液位高度有什么作用和意义？