第三章第四節(jié)物位檢測及儀表(化工儀表及自動化第五版厲玉鳴)

1、大學名稱或?；沾髮W名稱或校徽WWW.SOPPT.CN化工儀表及自動化化工儀表及自動化第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測及儀表物位檢測及儀表小組成員*大學大學WWW.SOPPT.CN主要內(nèi)容主要內(nèi)容物位檢測的目的及儀表類型物位檢測的目的及儀表類型一物位測量儀表物位測量儀表二物位測量儀表的選型物位測量儀表的選型三物位檢測及儀表物位檢測及儀表化工儀表及自動化化工儀表及自動化 壓差式液位變送器 電容式物位傳感器 核輻射物位計 磁致伸縮式液位計 光纖式液位計 稱重式液罐計量儀*大學大學WWW.SOPPT.CN物位檢測的基本概念 液位 料位 界位 物位測量的目的 測量物位儀表的種類化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位

2、檢測及儀表物位檢測及儀表u直讀式物位儀表 u差壓式物位儀表u浮力式物位儀表 u電磁式物位儀表u核輻射式物位儀表 u聲波式物位儀表u光學式物位儀表一般測量物位有兩個目的一是對物位側(cè)量的絕對值要求非常準確，借以確定容器或儲存庫中的原料、輔料、半成品或成品的數(shù)量；二是對物位測量的相對值要求非常準確，要能迅速正確反映某一特定水準面上的物料相對變化，用以連續(xù)控制生產(chǎn)工藝過程，即利用物位儀表進行監(jiān)視和控制。*大學大學WWW.SOPPT.CN物位檢測的儀表類型化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表H1H212氣相切斷閥液相切斷閥玻璃管液位計利用液相壓力平衡原理：gHgH221當21時H

3、1=H2*大學大學WWW.SOPPT.CN物位檢測的儀表類型化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表差壓式物位儀表：又可分為壓力式物位儀表差壓式物位儀表，利用液柱或物料堆積對某定點產(chǎn)生壓力的原理而工作。*大學大學WWW.SOPPT.CN物位檢測的儀表類型化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表 浮力式物位儀表：利用浮子高度隨液位變化而改變或液體對浸沉于液體中的浮子的浮力隨液位高度而變化的原理工作。 可分為浮子帶鋼絲繩或鋼帶的、浮球帶杠桿的和浮筒式的幾種。*大學大學WWW.SOPPT.CN物位檢測的儀表類型化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位

4、檢測及儀表浮筒式液位計隨著液位的上升，浮筒浸沒入液體的體積增大，浮筒所受的浮力增大，浮筒作用于杠桿的作用力隨之減小，扭力管所受到的扭力矩也逐漸減小，芯軸所產(chǎn)生的角位移也相應(yīng)減小，指針向液位高度相應(yīng)的刻度指示。扭力管和芯軸角位移通過電動附加裝置轉(zhuǎn)換為電信號，用于遠傳。*大學大學WWW.SOPPT.CN物位檢測的儀表類型化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表電磁式物位儀表：使物位的變化轉(zhuǎn)化為一些電量的變化，通過測量電量的變化來測知物位。分為電阻式、電容式和電感式物位儀表等。電阻式液位計電阻式液位計基于液位變化引起電極間電阻變化，由電阻變化反映液位情況?；谝何蛔兓痣姌O間電

5、阻變化，由電阻變化反映液位情況。電感式液位計電感式液位計 基于電磁感應(yīng)原理，即液位變化引起線圈電感變化，感基于電磁感應(yīng)原理，即液位變化引起線圈電感變化，感應(yīng)電應(yīng)電 流也發(fā)生變化。流也發(fā)生變化。*大學大學WWW.SOPPT.CN物位檢測的儀表類型化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表核輻射式物位儀表：利用核輻射透過物料時，其強度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理而工作的，目前射線應(yīng)用較多。*大學大學WWW.SOPPT.CN物位檢測的儀表類型化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表聲波式物位儀表聲波式物位儀表由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離

6、的不由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測出這些變化就可測知液位。同，測出這些變化就可測知液位。超聲波液位計按傳聲介質(zhì)不同，可分為氣介式、液介式和固介式三種。超聲波液位計按傳聲介質(zhì)不同，可分為氣介式、液介式和固介式三種。*大學大學WWW.SOPPT.CN壓差式液位變送器壓差式液位變送器化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表HP氣差壓式液位變送器原理圖差壓式液位變送器原理圖正壓室壓力 P1P氣Hg負壓室壓力 P2P氣 PP1P2Hg1.工作原理當用差壓式液位計來測量液位時,若被測容器是敞口的,氣相壓力為大氣壓,則差壓計的負壓室通大氣就可以了,這時

7、也可以用壓力計來直接測量液位的高低。*大學大學WWW.SOPPT.CN壓差式液位變送器壓差式液位變送器化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表差壓式液位變送器原理圖（無遷移）差壓式液位變送器原理圖（無遷移）2.零點遷移問題變送器的正取壓口、零點液位在同一水平點，不需零點遷移PgH*大學大學WWW.SOPPT.CN壓差式液位變送器壓差式液位變送器化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表差壓式液位變送器原理圖（負遷移）差壓式液位變送器原理圖（負遷移）2.零點遷移問題當差壓變送器的取壓口高于容器底部的時候，需零點負遷移 h1 1 pA h p1 p2 h0 +

8、 - 1 211101AApphgpphghg12101()pppghg hh 為了使儀表的輸出能正確反映出液位的數(shù)值，也就是使液位的零值與滿量程能與變送器輸出的上下限制相對應(yīng)，調(diào)解儀表上的遷移彈簧，來抵消固定壓值(h0-h1)1g的作用。這就是零點遷移。*大學大學WWW.SOPPT.CN壓差式液位變送器壓差式液位變送器化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表差壓式液位變送器原理圖（正遷移）差壓式液位變送器原理圖（正遷移）2.零點遷移問題當差壓變送器的取壓口低于容器底部的時候，需零點正遷移 pA h p1 p2 h0 + - 液位零面 pB 2100ABApppphgph

9、ghg120pppghgh *大學大學壓差式液位變送器壓差式液位變送器WWW.SOPPT.CN化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表2.零點遷移問題 某差壓變送器的測量范圍為05000Pa，當壓差由0變化到5000Pa時，變送器的輸出將由4mA變化到20mA，這是無遷移的情況，如左圖中曲線a所示。負遷移如曲線b所示，正遷移如曲線c所示。 *大學大學WWW.SOPPT.CN壓差式液位變送器壓差式液位變送器化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表3.用法蘭式變送器測量液位為了解決測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時引壓管線被腐蝕、被堵

10、塞的問題，應(yīng)使用在導壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器，如圖所示。單法蘭式雙法蘭式圖 法蘭式差壓變送器測量液位示意圖1法蘭式測量頭；2毛細管；3變送器*大學大學WWW.SOPPT.CN電容式物位傳感器電容式物位傳感器化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表1、測量的基本原理 電容式物位傳感器是由兩個同軸圓筒極板組成的電容器。若在兩圓筒之間充以介電常數(shù)為的介質(zhì)時,則此電容器的電容量C為 介電常數(shù)。dDLcln2*大學大學WWW.SOPPT.CN電容式物位傳感器電容式物位傳感器化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表2、液位的檢測非導電介質(zhì)的液位測量1內(nèi)

11、電極；2外電極；3絕緣套；4流通小孔dDLCln200當液位為零時，儀表調(diào)整零點，其零點的電容為 dDHLdDHCln2ln20當液位上升為H時，電容量變?yōu)镠KdDHCCCiXln200電容量的變化為*大學大學WWW.SOPPT.CN 用電容法可以測量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。由于固體間磨損較大，容易“滯留”，所以一般不用雙電極式電極，可用電極棒及容器壁組成電容器的兩極來測量非導電固體料位。電容式物位傳感器電容式物位傳感器化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表3、料位的檢測1金屬電極棒；2容器壁 料位檢測dDHCXln20電容量變化與料位升降的關(guān)系為電容量變化與料位升降

12、的關(guān)系為*大學大學WWW.SOPPT.CN特點：適用于高溫、高壓容器、強腐蝕、劇毒、有爆炸性、黏滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測量，還可以測量高溫融熔金屬的液位。可在高溫、煙霧、塵埃、強光及強電磁場等環(huán)境下工作。但由于放射線對人體有害，它的劑量要加以嚴格控制，所以使用范圍受到一些限制。核輻射物位計核輻射物位計化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表 核輻射物位計示意圖1輻射源；2接受器HeII0 射線的透射強度隨著的放射源，隨介質(zhì)厚度增加其強度呈指數(shù)規(guī)律衰減，具體關(guān)系如下*大學大學WWW.SOPPT.CN磁致伸縮式液位計磁致伸縮式液位計化工儀表及自動化化工儀表及自動化物

13、位檢測及儀表物位檢測及儀表磁致伸縮液位計是利用磁致伸縮原理而設(shè)計的。磁致伸縮原理：某些磁性材料，在周圍磁場作用下內(nèi)部磁疇的趨向改變，因而引起尺寸的伸縮，被稱為“磁致伸縮現(xiàn)象”。特點：沒有電觸點，可靠性強結(jié)構(gòu)簡單，小巧，連續(xù)反映液位的變化，精度高 非粘稠、非高溫液體液位測量的一種較好和較為先進的測量方式。由于磁致伸縮信號微弱，需用特種材料及工藝靈敏的電路，所以制造難度較大，價格昂貴。*大學大學WWW.SOPPT.CN 棱鏡的角度設(shè)計必須滿足以下條件：當棱鏡位于空氣中時，有光源經(jīng)發(fā)射光纖傳到棱鏡與氣體界面上的光線滿足全反射條件；而當棱鏡位于液體中時，由于液體折射率比空氣大，入射光線在棱鏡中全反射條

14、件被破壞，其中一部分光線將透過界面而泄漏到液體中去，致使光電檢測單元收到的光強減弱。光纖式液位計光纖式液位計化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表全反射性光纖液位計 *大學大學WWW.SOPPT.CN 表面反射技術(shù)利用離開表面的反射光測定液位。通過落到表面上的一束入射光可以檢測光束的位置，它是液位的函數(shù) 。 這種方法對于難以接觸的有腐蝕性的液體及高溫液體是最有吸引力的。光纖式液位計光纖式液位計化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表表面反射型光纖液位傳感器 *大學大學WWW.SOPPT.CN 一定容積的容器內(nèi)，物料重量與料位高度應(yīng)當是成比例的，因此可用

15、稱重傳感器或測力傳感器測算出料位高低。既能將，又能反映出罐中。稱重式液位計量儀稱重式液位計量儀化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表稱重式液罐計量儀 1下波紋管；2上波紋管； 3液相引壓管；4氣相引壓管；5砝碼；6絲杠；7可逆電機；8編碼盤；9發(fā)訊器21121MgLLApp杠桿平衡時gHpp12由于HKHMLAL112代入HAM0AMH0如果液罐是均勻截面*大學大學WWW.SOPPT.CN 稱重式液位計量儀稱重式液位計量儀化工儀表及自動化化工儀表及自動化物位檢測及儀表物位檢測及儀表稱重式液罐計量儀 1下波紋管；2上波紋管； 3液相引壓管；4氣相引壓管；5砝碼；6絲杠；7可逆電機；8編碼盤；9發(fā)訊器02MAKL 02MKLiAMLAAKKi11式中如果液罐的橫截面積A為常數(shù)，得*大學大學WWW.SOPPT.CN 液面和界面測量應(yīng)選用差壓式儀表、浮筒式儀表和浮子式儀表。 儀表的結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)，應(yīng)根據(jù)被測介質(zhì)的特性來選擇。 儀表的顯示方式和功能，應(yīng)根據(jù)工藝操作及系統(tǒng)組成的要求確定。 儀表量程應(yīng)根據(jù)工藝對象實際需要顯示的范圍和實際變化范圍確定。 儀表精確應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇。 用于可燃性氣體、蒸汽及可燃性粉塵等爆炸危險場所的電子式物位儀表，應(yīng)根據(jù)所確定的危險場所類別以及被測介質(zhì)的危險程度，選擇合適的防