一、液位計故障的 4 類典型表現與初步判斷

1. 直視式液位計：讀數模糊或無顯示
• 玻璃管內結冰 / 結霜：低溫下空氣中水分進入玻璃管，在管內壁形成冰層（厚度＞1mm），遮擋液位線，導致無法讀數；
• 玻璃管破裂：運輸或操作時碰撞導致玻璃管裂紋，液氮泄漏后管內無液體，或液位線異常（如液位驟降）；
• 液位計堵塞：罐內雜質（如絕熱材料碎屑）進入液位計連接管路，堵塞液體通道，導致液位計顯示與實際液位偏差＞10%。
  初步判斷：用手觸摸玻璃管（戴手套），若局部溫度異常（如結冰段溫度＜-80℃，其他段＞-40℃），或玻璃管有明顯裂紋，可初步定位故障。
2. 電容式液位計：讀數跳變或無響應
• 讀數跳變：液位顯示值在短時間內劇烈波動（如從 50% 驟升至 90%，再降至 30%），且無充液、取液操作；
• 讀數偏低 / 偏高：實際液位已達 2/3 容積，顯示僅 1/3（偏低），或實際空罐時顯示仍有 20%（偏高）；
• 無響應：通電后液位計無顯示，或按鍵操作無反應（排除電源故障后）。
  初步判斷：檢查液位計接線端子，若有松動、氧化，或傳感器探頭（插入罐內部分）有明顯腐蝕，可能是接觸不良或探頭故障。
3. 浮子式液位計：液位卡滯或偏差大
• 浮子卡滯：液位上升 / 下降時，顯示值無變化（如充液時液位始終停留在 30%），或顯示值突變（卡滯后突然跳轉）；
• 偏差過大：實際液位用稱重法測得為 50%，顯示僅 35%（偏差＞15%）；
• 浮子損壞：浮子因低溫脆裂（材質為普通塑料），液體進入浮子內部，導致浮子下沉，顯示液位偏低。
  初步判斷：手動推動浮子連桿（若有預留操作口），若推動卡頓或無法推動，可確認卡滯；若推動順暢但顯示無變化，可能是傳感器故障。
4. 共性故障：液位與實際余量不符
   無論何種類型，若通過 “稱重法”（充液后稱重，計算液氮質量，換算為液位）驗證，液位計顯示與實際液位偏差＞5%（工業罐允許偏差≤3%，實驗室罐≤5%），即可判定液位計存在故障，需進一步校準或維修。

二、液位計故障的核心原因：按類型溯源分析

（一）直視式液位計故障原因

1. 玻璃管結冰 / 結霜：液位計未加裝防霜罩，或防霜罩破損，外界潮濕空氣直接與低溫玻璃管接觸，水分凝結成冰；或罐內液氮純度不足（含水分），低溫下水分在管內結冰。
2. 玻璃管破裂：選用普通玻璃管（不耐低溫）替代低溫專用硼硅玻璃管（耐 - 200℃），低溫下玻璃脆裂；或安裝時玻璃管與罐體接口處應力集中（螺栓預緊力過大），導致裂紋。
3. 管路堵塞：液位計連接管路（從罐體至玻璃管）直徑過小（＜6mm），罐內雜質（如珠光砂、金屬屑）隨液氮流動進入管路，形成堵塞；或長期停用后管路內殘留液氮結冰，堵塞通道。

（二）電容式液位計故障原因

1. 傳感器探頭問題：
• 探頭涂層磨損：探頭表面的絕緣涂層（如聚四氟乙烯）因長期與液氮摩擦或雜質刮擦，出現磨損（露出金屬基體），導致電容值測量偏差；
• 探頭腐蝕：若罐體材質為碳鋼，或液氮中含微量雜質（如氯離子），探頭金屬部分（不銹鋼）發生電化學腐蝕，表面形成蝕坑，影響電容檢測；
• 探頭安裝偏移：探頭未垂直插入罐內，或與罐壁距離過近（＜20mm），受罐壁干擾導致測量誤差。
2. 電路問題：
• 接線端子松動 / 氧化：長期低溫環境下，接線端子金屬部分氧化（生成氧化層），或振動導致螺栓松動，接觸電阻增大，信號傳輸不穩定；
• 電路板故障：液位計內部電路板受潮（環境濕度＞70%），或低溫下電子元件（如電容、電阻）參數漂移，導致信號處理錯誤。

（三）浮子式液位計故障原因

1. 浮子卡滯：
• 導向桿結霜 / 結冰：導向桿（浮子上下移動的軌道）表面結霜，與浮子之間摩擦力增大，導致浮子無法順暢移動；
• 浮子變形：浮子材質為普通尼龍（耐低溫僅 - 40℃），長期在 - 196℃下發生冷縮變形，與導向桿間隙變小（＜0.5mm），出現卡滯；
• 雜質卡阻：罐內雜質（如樣本包裝碎屑）卡在浮子與導向桿之間，阻礙浮子移動。
2. 浮子損壞或配重失衡：
• 浮子破裂：低溫下浮子材質脆裂，液氮進入浮子內部，浮子密度增大（大于液氮密度，約 0.81g/cm3），導致浮子下沉，顯示液位偏低；
• 配重塊脫落：浮子頂部的配重塊（調節浮力）脫落，浮子浮力過大，始終漂浮在液面上方，顯示液位偏高。

三、液位計故障的技術處理：分類型修復與校準

（一）直視式液位計：清理、更換與疏通

1. 玻璃管結冰 / 結霜：解凍與防霜處理
   ① 關閉液位計上下閥門（切斷與罐體的連接），排空管內液氮，放置在常溫環境下（20~25℃），自然解凍（約 2~4 小時）；
   ② 解凍后用干燥氮氣（壓力≤0.2MPa）吹掃玻璃管，清除殘留水分；
   ③ 加裝或更換防霜罩（材質為泡沫塑料或不銹鋼，內貼保溫棉），確保玻璃管與外界空氣隔離；
   ④ 重新開啟液位計閥門，觀察液位顯示是否清晰，無結冰現象。
2. 玻璃管破裂：更換低溫專用玻璃管
   ① 關閉罐體進液閥，排空液位計管路內液氮，泄壓后拆卸破裂玻璃管；
   ② 選用低溫專用硼硅玻璃管（規格與原管一致，如 φ12×2mm，長度適配液位計高度），檢查玻璃管無氣泡、劃痕；
   ③ 安裝時在玻璃管兩端加裝密封墊（材質為耐低溫橡膠，如氟橡膠），均勻擰緊接口螺栓（避免應力集中）；
   ④ 開啟閥門，緩慢通入液氮，觀察玻璃管無泄漏，液位顯示清晰。
3. 管路堵塞：疏通與過濾
   ① 關閉液位計閥門，拆卸連接管路，用細銅絲（直徑＜1mm）輕輕疏通管路（禁止用硬質金屬棒，防止劃傷管路）；
   ② 若堵塞嚴重，用干燥氮氣從管路一端反向吹掃（壓力 0.3~0.5MPa），直至雜質排出；
   ③ 在管路入口處加裝過濾器（過濾精度 50μm，材質為不銹鋼），防止后續雜質進入；
   ④ 重新安裝管路，開啟閥門，驗證液位顯示與實際液位（稱重法）偏差是否≤5%。

（二）電容式液位計：維修與校準

1. 傳感器探頭修復 / 更換
   ① 斷電后拆卸液位計，取出探頭，若涂層磨損輕微（面積＜10%），可用聚四氟乙烯膠帶（耐低溫）纏繞修復；若磨損嚴重或腐蝕，直接更換同型號探頭（材質為 316L 不銹鋼，涂層為 PTFE）；
   ② 重新安裝探頭，確保垂直插入罐內，與罐壁距離≥30mm，接線端子擰緊并涂抹抗氧化劑（如導電膏）。
2. 電路故障修復
   ① 檢查液位計電源（如 24V DC），確保電壓穩定（波動≤±5%）；
   ② 用萬用表測量接線端子間電阻，若電阻為無窮大（斷路）或接近 0Ω（短路），需修復內部電路（如更換損壞的電阻、電容），或返廠維修；
   ③ 若僅為接線松動，重新擰緊螺栓，并用扎帶固定線纜，避免振動導致再次松動。
3. 液位校準（關鍵步驟）
   采用 “稱重法” 校準，步驟如下：
   ① 排空罐內液氮，稱重記錄空罐質量 m?；
   ② 向罐內充入已知質量的液氮（如 10kg，液氮密度 0.81g/cm3，體積約 12.3L），記錄充液后總質量 m?，計算實際液位 =（m?-m?）/（罐總容積 × 液氮密度）×100%；
   ③ 進入液位計 “校準模式”，將顯示值調整為實際液位（如實際液位 20%，將顯示值校準為 20%）；
   ④ 重復充液至 50%、80% 液位，分別校準，確保各點偏差≤3%；
   ⑤ 校準后靜置 24 小時，復測各液位點，確認無漂移。

（三）浮子式液位計：卡滯處理與配重調整

1. 浮子卡滯：清理與潤滑
   ① 斷電后拆卸液位計，取出浮子與導向桿，用無水乙醇清潔浮子內壁和導向桿表面，去除結霜、雜質；
   ② 若導向桿表面粗糙（Ra＞1.6μm），用細砂紙（1200 目）輕微打磨，直至光滑；
   ③ 在導向桿表面涂抹少量低溫專用潤滑脂（如硅基潤滑脂，耐 - 180℃），重新安裝浮子，確保浮子能自由上下移動（無卡頓）。
2. 浮子損壞 / 配重失衡：更換與調整
   ① 若浮子破裂，更換低溫專用浮子（材質為耐低溫尼龍或不銹鋼，密度＜0.81g/cm3，確保能漂浮）；
   ② 若配重失衡，調整浮子頂部的配重塊（如增加 / 減少小螺母），直至浮子在液氮中能穩定漂浮，且液位顯示與實際偏差≤5%；
   ③ 重新安裝液位計，進行 “空罐 - 半罐 - 滿罐” 三點校準，驗證顯示準確性。

四、液位計的日常維護與校準計劃：預防故障發生

1. 日常檢查（每日）：
• 直視式：觀察玻璃管無結冰、破裂，液位顯示清晰；
• 傳感式：查看顯示值無跳變，與昨日同期值對比，偏差≤2%；
• 記錄：每日記錄液位值，建立液位變化曲線，提前預判異常（如液位下降速度突然加快）。
2. 定期維護（每月）：
• 直視式：用干燥氮氣吹掃玻璃管，清除殘留水分；檢查防霜罩完整性，破損及時更換；
• 傳感式：清潔接線端子，去除氧化層；電容式液位計探頭用軟布擦拭，避免涂層磨損；
• 浮子式：手動推動浮子，檢查移動是否順暢，無卡滯。
3. 定期校準（每季度 / 半年）：
• 實驗室罐（使用頻繁）：每季度用稱重法校準一次；
• 工業罐（使用穩定）：每半年校準一次；
• 校準記錄：詳細記錄校準日期、校準人員、各液位點偏差值，存檔備查。
4. 環境與操作保護：
• 避免液位計受劇烈振動（如遠離液氮泵），安裝時加裝減震墊；
• 直視式液位計禁止用硬物敲擊玻璃管；
• 傳感式液位計避免受潮（環境濕度≤60%），電路部分加裝防水罩。