Yokogawa US100 是横河电机（Yokogawa Electric Corporation） 推出的一款高性能、高可靠性超声波液位（物位）变送器。它采用非接触式测量原理，通过发射和接收超声波脉冲来精确计算传感器到液面或固体料面的距离，从而确定物位高度。该产品设计用于各种复杂工业环境下的连续液位或固体料位测量，是过程自动化和库存管理中的关键仪表。
应用场景：
在某大型石油化工企业的酸碱储罐区，多个储罐内存放着浓度不同的硫酸、氢氧化钠等强腐蚀性液体。传统采用接触式测量的压力变送器或导波雷达，其膜片或缆绳长期暴露在腐蚀介质中，存在使用寿命短、易损坏、维护频繁且风险高的问题。罐区需要一种安全、可靠且免维护的测量方案来实现库存精准计量和联锁控制。经过评估，工厂选用了 Yokogawa US100 超声波液位计。仪表安装在每个储罐顶部的法兰口上，其PTFE材质的喇叭天线完美抵抗了酸雾腐蚀。即使罐内因化学反应或温度变化产生少量蒸汽，US100 内置的先进回波处理算法也能有效识别真实液位回波，滤除虚假信号，提供稳定、连续的4-20mA输出信号至DCS系统。不仅实现了对高危介质的安全、非接触测量，其测量精度更达到了贸易交接的级别，每年为企业减少因计量误差造成的损失达数十万元。罐区主管表示：“US100 的投用，让我们彻底告别了频繁上罐维护和仪表更换的历史，测量数据稳定可信，安全管理水平也上了一个新台阶。”
核心参数速览：
主要参数 | 数值/说明 |
|---|
产品型号 | US100 |
制造商 | 横河电机 (Yokogawa) |
产品类别 | 超声波液位/物位变送器 |
测量范围 | 最高可达 15米（取决于天线型号和工况） |
测量精度 | ±0.25% 量程（典型值），具备高精度测量能力 |
过程连接 | 多种可选：G1½、1½” NPT、2” NPT法兰等，便于安装 |
天线材质 | 标准：PVDF（聚偏氟乙烯）；可选：PTFE（聚四氟乙烯）耐强腐蚀、316L不锈钢 |
信号输出 | 两线制 4-20 mA HART 或 四线制（带继电器/RS485 Modbus） |
电源要求 | 两线制：标准回路电源 (12-36 V DC) |
环境温度 | -40 至 +80 °C（宽温设计，适应户外严寒酷暑） |
过程温度 | -40 至 +100 °C（取决于天线材质） |
压力等级 | 最高 0.5 MPa (5 bar) |
防护等级 | IP66/67，NEMA 4X，完全防尘防水，适于户外安装 |
核心特性 | 声智能（Sonic Intelligence）回波处理、虚假回波抑制、多种安装向导模式 |
技术原理与创新价值：
Yokogawa US100 的成功不仅源于超声波技术本身，更在于横河赋予其的“智能”，使其在恶劣工况下依然可靠。
创新点1：声智能（Sonic Intelligence）与自适应算法。 US100 的核心是其强大的数字信号处理技术。它能动态分析接收到的回波曲线，自动学习和跟踪真实物位回波，同时有效抑制由罐内障碍物（如搅拌桨、加热盘管）、泡沫层、蒸汽或湍流引起的固定和随机虚假回波。即使工况发生变化，其算法也能快速适应，确保测量持续稳定，大大降低了调试和维护的复杂度。
创新点2：坚固的机械设计与广泛的材质选择。 针对化工行业的严苛要求，US100 提供了PTFE（特氟龙）材质的天线选项，这是其一大亮点。PTFE几乎能抵抗所有化学介质的腐蚀，特别适用于强酸、强碱、有机溶剂等场合。此外，其整体IP66/67和NEMA 4X的防护等级，确保了仪表在户外雨雪、沙尘及高湿度环境下长期可靠运行，体现了横河产品一贯的高品质和耐用性。
创新点3：用户友好的配置与诊断功能。 通过本机按钮或通用的HART手操器，可以轻松对 US100 进行配置和标定。其内置的多种安装向导模式（如针对拱顶罐、锥底罐、井池等）简化了初始设置。同时，仪表可提供丰富的诊断信息，如信号强度、回波曲线图（通过特定手操器）、温度和电压状态等，使预防性维护和故障排查变得直观高效。
应用案例与行业价值：
案例一：城市污水处理厂曝气池与污泥储罐液位监控。
一座日处理量20万吨的污水处理厂，其生物处理段的曝气池和后续的污泥浓缩池液位测量一直是个难题。池体开放，环境潮湿，存在大量泡沫、微生物团块以及强烈的搅拌扰动。原先使用的超声波仪表经常出现信号跳变或丢失。升级改造中，选用了多台 Yokogawa US100。安装后，通过启用其特殊的“污水模式”和泡沫抑制功能，仪表成功锁定了真实的液面信号，抗住了搅拌器产生的湍流干扰。稳定连续的液位信号被送入厂区PLC系统，用于精确控制进水泵、回流污泥泵和曝气量，实现了生化过程的优化控制，使污水处理效率和出水水质更加稳定，同时降低了能耗。自控工程师反馈：“US100 在我们这种‘脏乱差’的环境里表现出了惊人的稳定性，基本无需干预，数据始终在线，为整个厂的自动运行提供了可靠的眼睛。”
行业价值： 在流程工业（化工、石化、制药、电力、水处理）和仓储物流领域，精确、可靠的物位测量是安全生产、优化控制、库存管理和成本核算的基础。Yokogawa US100 提供的非接触式解决方案，以其卓越的适应性、高精度和低维护需求，解决了众多接触式仪表无法应对的难题（如腐蚀、粘附、高压、卫生要求）。它的价值在于通过提供可信的数据，帮助用户避免溢罐、空泵等安全事故，减少物料浪费，实现精细化管理，从而保障连续生产、提升运营效率并创造直接经济效益。
相关产品组合方案：
Yokogawa US100 可以单独使用，也可与横河其他产品构成完整的物位测量或过程自动化解决方案：
Yokogawa EJA/EJX 系列差压/压力变送器：用于需要接触式静压液位测量的密闭高压容器，与 US100 的非接触方案形成互补。
Yokogawa F8/FR 系列电磁流量计：与 US100 联用，可实现罐区的进料/出料批量控制和库存平衡计算。
Yokogawa DPharp 系列电子远传系统（ERS）：一种高精度液位测量方案，适用于大型储罐的贸易交接，US100 可作为其经济有效的补充或备用方案。
Yokogawa ProSafe-RS 安全仪表系统（SIS）：US100 的高可靠性液位信号可作为SIS的输入，用于触发高高或低低液位安全联锁。
Yokogawa CENTUM VP DCS 或 FA-M3 PLC：作为过程控制系统，接收并处理来自 US100 的液位信号，执行高级控制策略。
HART 手操器（如横河YHC5150或通用型）：用于对 US100 进行现场配置、标定和诊断。
过程连接附件：包括定制的安装法兰、延伸管（用于避开干扰物）、防护罩等，确保 US100 在最佳位置安装。
同系列雷达物位计：对于存在大量泡沫或真空/高压的极端工况，可考虑横河的 RADAR系列 作为备选方案。
安装维护与全周期支持：
Yokogawa US100 安装简便。关键步骤是选择合适的安装位置，应避开进料口、搅拌器等直接干扰源，并保证仪表轴线垂直于液面。对于拱顶罐，需使用延伸管将天线引导至罐内空间。接线遵循标准的两线制或四线制仪表接线规范。上电后，可通过本地按钮或手操器，依据现场工况（罐型、介质特性）选择合适的安装向导快速完成基本设置。
日常维护工作量极小。主要工作是定期（如每季度）检查仪表外观是否完好，清理天线表面的灰尘或凝结物（对于粉尘或蒸汽环境）。可以通过手操器远程或现场查看仪表信号强度等健康状态参数，进行预防性判断。
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