檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告 物位檢測(cè)學(xué) 院 學(xué)科專業(yè) 姓名學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 起止周次 提交日期 摘要關(guān)鍵詞：物位測(cè)量儀，原理，應(yīng)用簡介：物位測(cè)量儀表按所使用的物理原理可分為直讀式物位儀表、差壓式物位儀表（包括壓力式）、浮力式物位儀表、電測(cè)式（電阻式，電容式與電感式）物位儀表、超聲式物位儀表、核輻射式物位儀表等。直讀式物位儀表。從測(cè)量機(jī)構(gòu)上可直接讀出液位，玻璃管（或玻璃板）液位計(jì)就是利用連通器原理，用旁通玻璃管（或玻璃板）讀數(shù)。根據(jù)測(cè)量要求，有透光式和反射式等型式。浮力式物位儀表，利用液面上的浮子或沉浸在液體中浮筒（也稱沉筒）受到浮力作用而工作。這類儀表分為兩種：一種是在測(cè)量過程中浮力維持不變，如浮球液位計(jì)、浮

2、標(biāo)液位計(jì)，工作時(shí)浮標(biāo)隨液面高低變化，通過杠桿或鋼絲繩等機(jī)構(gòu)將浮標(biāo)位移傳遞出去，再經(jīng)電位器、數(shù)碼盤等轉(zhuǎn)換為模擬或數(shù)字信號(hào)；另一種是在測(cè)量過程中浮力發(fā)生變化，如浮筒式液位計(jì)，液位改變時(shí)浮筒在液體內(nèi)浸沒的程度不同，所受的浮力也不同，將浮力的變化量轉(zhuǎn)換成差動(dòng)變壓器鐵芯的位移，就可輸出相應(yīng)的電信號(hào)，供指示、記錄、報(bào)警和調(diào)節(jié)之用，也可遠(yuǎn)距離傳送。在工業(yè)生產(chǎn)過程中測(cè)量液位、固體顆粒和粉粒位，以及液-液、液-固相界面位置的儀表。一般測(cè)量液體液面位置的稱為液位計(jì)，測(cè)量固體、粉料位置的稱為料位計(jì),測(cè)量液-液、液固相界面位置的稱為相界面計(jì)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用物位測(cè)量儀表，測(cè)量鍋爐水位的液位計(jì)就是一例。發(fā)電廠大

3、容量鍋爐水位是十分重要的工藝參數(shù)，水位過高、過低都會(huì)引起嚴(yán)重安全事故，因此要求準(zhǔn)確地測(cè)量和控制鍋爐水位。水塔的水位、油罐的油液位、煤倉的煤塊堆積高度、化工生產(chǎn)的反應(yīng)塔溶液液位等，都需要采用物位測(cè)量儀表測(cè)量。目錄第一章 物位測(cè)量儀概述3 第二章 靜壓式液位測(cè)量儀5 2.1 測(cè)量原理52.2測(cè)量方法 62.3測(cè)量應(yīng)用7第三章 浮力式液位測(cè)量儀83.1測(cè)量原理83.2浮力式類測(cè)位儀93.3浮力式液位測(cè)量儀應(yīng)用11第四章 電容式液位測(cè)量儀114.1 測(cè)量原理124.2測(cè)量類型124.3應(yīng)用14第五章 微波法物位測(cè)量儀145.1 測(cè)量原理145.2雷達(dá)式物位計(jì)145.3應(yīng)用15 第六章 核輻射物位測(cè)量儀

4、166.1測(cè)量原理166.2測(cè)量儀基本結(jié)構(gòu)166.3基本應(yīng)用17第七章 其他物位測(cè)量儀187.1激光式物位測(cè)量儀表187.2機(jī)械式物位測(cè)量儀表19總結(jié)20參考文獻(xiàn)21第一章 物位測(cè)量儀概述1.1物位基本定義物位是指物料相對(duì)于某一基準(zhǔn)的位置，是液位、料位和相界面的總稱。液位：容器、河道、水庫等中液體的表面位置（相對(duì)于某一指定位置）料位：容器、堆場(chǎng)、倉庫等所儲(chǔ)固體顆粒、粉料等的堆積高度。相界面：同一容器中儲(chǔ)存的兩種密度不同且互不相溶的液體之間或兩種介質(zhì)之間的分界面位置。相界面位置分為液-液相界面、液-固相界面1.2物位測(cè)量的目的和意義1、為進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算提供可靠依據(jù)；確定容器內(nèi)的原料、半成品或成品的

5、數(shù)量，以保證生產(chǎn)過程物料平衡。2、了解物位是否在規(guī)定范圍內(nèi)，對(duì)維持正常生產(chǎn)、保證產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、保證安全生產(chǎn)具有重要的意義。 例如，火力發(fā)電廠鍋爐汽包水位的測(cè)量與控制，水位過高，造成蒸汽帶水，蒸汽品質(zhì)降低，輕則加重管道和汽機(jī)的積垢，降低壓力和效率；重則使汽機(jī)發(fā)生故障。水位過低，則對(duì)水循環(huán)不利，可能使水冷壁管局部過熱甚至爆炸。1.3物位測(cè)量的工藝特點(diǎn)及主要問題1、物位測(cè)量傳感器的安裝位置液體：液位水平，液位計(jì)只對(duì)安裝高度有要求，可以在同一高度上選擇任何安裝地點(diǎn)；流動(dòng)性差的粉粒物料：料面不水平，料面的局部高低與進(jìn)出料口位置有關(guān)，也和進(jìn)出料的流量有關(guān)。2、物位測(cè)量的另一個(gè)普遍性問題是盲區(qū) 浮子法測(cè)

6、液位：受容器底面、容器頂面限制，有盲區(qū)； 超聲波測(cè)量物位：受到距離太小無法分辨的限制，也存在盲區(qū)。3、物位測(cè)量中存在的死角問題 容器的幾何形狀和傳感器安裝位置配合不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)死角。4、分粒體料位還有滯留區(qū) 流動(dòng)性差，在堆積狀態(tài)下有不滑坡的最大傾角，叫做“安息角”。大小與顆粒形狀、表面粗糙程度、潮濕程度、是否帶靜電、是否吸附氣體等因素有關(guān)。料倉的設(shè)計(jì)也要考慮這一特性，否則會(huì)有物料殘留。第二章 靜壓式液位測(cè)量儀2.1測(cè)量原理 測(cè)液柱高產(chǎn)生的靜壓實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量。 如圖4.1，設(shè)密封容器中A點(diǎn)的靜壓(氣相壓力)，B點(diǎn)的靜壓，H液位高度,液體密度。則： 若為敞口容器，則PA大氣壓， PB B點(diǎn)的表壓力。當(dāng)為

7、常數(shù)，壓力或差壓只與液位高有關(guān)。測(cè)出P或P可知液位。量程合適的壓力或差壓的儀表皆可用于液位測(cè)量。P或P乘以容器的截面積，可得到容器中液體的質(zhì)量測(cè)總量。2.2測(cè)量方法2.2.1壓力式液位計(jì) 測(cè)量原理：測(cè)壓表所測(cè)壓力來反映液位,如下圖所示：1、 用測(cè)壓表測(cè)量 如圖4.2(a)，引壓管把壓力計(jì)與容器底部連通，儀表示值反映液位高低。測(cè)壓基準(zhǔn)點(diǎn)與最低液位一致。若不一致，要考慮附加液柱影響，進(jìn)行修正。適合黏度較小、潔凈液體液位測(cè)量。 測(cè)量黏稠、易結(jié)晶或含有顆粒液體的液位，采用法蘭式壓力變送器，如圖4.2(b) 。2、 吹氣法 適于腐蝕性、高黏度或有懸浮顆粒液位測(cè)量，如圖5.3 。 由液位變化范圍，調(diào)節(jié)減壓

8、閥2，使壓縮空氣壓力為P1； 調(diào)節(jié)流元件3 ，使壓力為P2，保證最高液位仍有微量氣泡從導(dǎo)管下端口逸出； P1變化不大，當(dāng)滿足P20.528 P1時(shí)，氣源流量恒定不變 液位管內(nèi)壓力從導(dǎo)管下端逸出的氣量 。管內(nèi)壓力與液體靜壓約相等，表5示值即反映液位高H。 2.2.2差壓式液位計(jì)1 、零點(diǎn)遷移問題壓力、差壓檢測(cè)要求：取壓口(零液位)與壓力/差壓儀表的入口在同一水平面，否則有附加靜壓差； 無遷移 圖5.4 (a) 差壓變送器正、負(fù)壓室分別與容器下部和 上部的取壓點(diǎn)相連通，正壓室與零液位等高；壓力分別為P+ 和P- ，則：H0，P 0，無需遷移。 負(fù)遷移 圖5.4(b)上方氣體可凝，或介質(zhì)有腐蝕性，為

9、防腐，差變正、負(fù)室與取壓點(diǎn)間裝有隔離罐，并充滿隔離液。其密度為 ，正、負(fù)壓室所受壓力為：當(dāng)0， B0，有一固定值（輸出I4mA）；要H0，輸出I4mA，需消去B的作用零點(diǎn)遷移。遷移的量為B，故為負(fù)遷移。 正遷移實(shí)際安裝時(shí)，常不能保證變送器和零液位在同一水平面H0， C，有一固定值，使輸出I4mA；要H0，I4mA，需消去C的作用。遷移量 C0，故需正遷移。方法與負(fù)遷移相似。2.2.3 特殊液位測(cè)量 腐蝕性、易結(jié)晶或高黏度介質(zhì)液位測(cè)量。 采用法蘭式差變：防引壓管腐蝕或堵塞，如圖4.6。 毛細(xì)管中硅油密度，kgm3。 鍋爐汽包水位測(cè)量關(guān)鍵環(huán)節(jié):平衡容器粗管，粗管正壓容室與汽包連通，進(jìn)入平衡容器的蒸

10、汽不斷凝結(jié)成水，因溢流而保持恒定水位。細(xì)管，負(fù)壓容室與汽包水連通。汽包為正常水位時(shí)，平衡容器差壓。2.3 靜壓式液位測(cè)量儀應(yīng)用1、功能特點(diǎn)a、穩(wěn)定性好，滿度、零位長期穩(wěn)定性可達(dá) 0.1%FS/ 年。在補(bǔ)償溫度 0 70 范圍內(nèi)，溫度飄移低于 0.1%FS ，在整個(gè)允許工作溫度范圍內(nèi)低于 0.3%FS 。b、具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路，在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器，異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流在 35MA 以內(nèi)。c、固態(tài)結(jié)構(gòu)，無可動(dòng)部件，高可靠性，使用壽命長。d、安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)耐用。2、 測(cè)量選擇a、分體式一體式可選 b、量程: 0-0.5-200米 c、輸出: 4-20mA (2線制)

11、d供電電:7.5-36VDC 推薦24VDC e、可靠防腐并帶有陶瓷測(cè)量單元的探頭，用于凈水、污水及鹽水的物位測(cè)量性能和優(yōu)點(diǎn)其機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)過載及腐蝕性介質(zhì)具有高抵抗性高精度、長期穩(wěn)定的陶瓷電容和進(jìn)口擴(kuò)散硅測(cè)量單元密封的電子模塊及雙濾波壓力補(bǔ)償系統(tǒng)可抵抗氣候現(xiàn)場(chǎng)變化的影響電子模塊可輸出4.20mA信號(hào)并同時(shí)帶有過壓保護(hù)的模塊選擇集成的溫度傳感器Pt100可同時(shí)進(jìn)行物位及溫度的測(cè)量相應(yīng)的附件可提供完整的測(cè)量方案第三章 浮力式液位測(cè)量儀3.1測(cè)量原理力或力矩平衡原理。 恒浮力法：浮子升降反映液位的變化； 變浮力法：浮力隨液位浸沒高度變化。1、恒浮力法 ，如圖 浮子所受重力、浮力與平衡重物的重力相平衡，

12、使浮子漂浮在液面上。關(guān)系為： W F G W 浮子所受重力，N； F 浮子所受浮力，N；G 平衡重物的重力，N。W、G常數(shù)；F也為常數(shù)（停留在任何高度），故稱恒浮力法。實(shí)質(zhì)：浮子把液位機(jī)械位移 。圖5.10b，設(shè)浮子扁圓柱形，直徑D、高度b、重量W，浸沒部分高度 h，介質(zhì)密度r，液面高H 。當(dāng)浮力F=W時(shí)，浮子停在某一位置，則：當(dāng)H，浮子位置 ，h不變化（準(zhǔn)確測(cè)量）。誤差分析：溫度或成分介質(zhì)密度 ；黏性液體黏附，腐蝕液體浸蝕浮子的重量或直徑。三種不同形狀的浮子：i扁平形：空心大直徑扁圓盤形，不靈敏區(qū)較小，測(cè)量精度高；可測(cè)重度較小的介質(zhì)液位；抗波浪性好（對(duì)高頻小變化的波浪）。但對(duì)液面的大波動(dòng)比較

13、敏感，易隨之漂動(dòng)。ii高圓柱形：高度大、直徑小，抗波浪性好。但對(duì)液面變動(dòng)不敏感，精度差，不靈敏區(qū)較大。 iii扁圓柱形：抗波浪性和不靈敏區(qū)在上述兩者之間，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制作，廣泛應(yīng)用。2、變浮力法 如圖所示： 在彈簧上懸掛圓筒形金屬，浮筒重力W與彈簧的彈性力平衡；當(dāng)部分浮筒被浸沒，浮力使浮筒上移，與彈性力平衡時(shí)，移動(dòng)停止，滿足關(guān)系：（c 彈簧剛度，Nm；x 彈簧壓縮位移，m； A 浮筒的截面積，m； H 浮筒被液體浸沒的高度，m； 被測(cè)液體密度，kgm；g 重力加速度，ms液位升高H，則浮筒上移x，平衡式:浮筒位移x H ；在浮筒的連桿上安上差動(dòng)變壓器鐵心，輸出電信號(hào)，反映液位變化。3.2

14、浮力式類測(cè)位儀3.1.1恒浮力式液位計(jì)I、浮球式液位計(jì)，如圖 力矩平衡：浮球1連桿2與轉(zhuǎn)動(dòng)軸3相連，另一端與容器外側(cè)的杠桿5（加有平衡重物4）相連組成。調(diào)整平衡重物的位置或質(zhì)量實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)力矩平衡。平衡式:W 浮球的重力； F 浮球所受的浮力；G 平衡重物的重力； l1 轉(zhuǎn)動(dòng)軸到浮球的垂距；l2 轉(zhuǎn)動(dòng)軸到重物中心的垂離。常測(cè)：a、溫度、黏度較高而壓力不大的密閉容器的液位； b、內(nèi)浮式、外浮式 ； c、小直徑的容器，用外浮式； d、測(cè)量范圍受運(yùn)行角限制(最大為35)，適于窄范圍液位測(cè)量。 2、 磁浮子式液位計(jì),如圖：用于中小容器和設(shè)備。下端封閉的不銹鋼管1內(nèi)設(shè)條形絕緣板2，板上排列舌簧管3和電阻4；

15、管外套內(nèi)裝環(huán)形永磁體6可上下滑動(dòng)的浮子5，磁力線沿舌簧閉合；浮子中央的舌簧管吸合導(dǎo)通，其他斷開圖a；液位升降，AC或AB間的阻值改變； 3、浮子鋼帶式液位計(jì)，如圖：可自由伸縮鋼帶的一端吊浮子，對(duì)浮子施以恒拉力；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：防止浮子受被測(cè)液體流動(dòng)的影響；鋼帶2和滑輪3將液位釘輪4，將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；指針5和計(jì)數(shù)器6指示液位；釘輪軸上安轉(zhuǎn)角傳感器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)遠(yuǎn)傳；收帶輪7、恒力彈簧輪9、反繞在軸 8調(diào)整恒拉力；不適用于有壓容器，用于常壓液位測(cè)量；范圍020m，精度0.03。 3.1.2變浮力式液位計(jì)在測(cè)量過程中浮力發(fā)生變化，如浮筒式液位計(jì)，液位改變時(shí)浮筒在液體內(nèi)浸沒的程度不同，所受的浮力也不同，將浮力的

16、變化量轉(zhuǎn)換成差動(dòng)變壓器鐵芯的位移，就可輸出相應(yīng)的電信號(hào)，供指示、記錄、報(bào)警和調(diào)節(jié)之用，也可遠(yuǎn)距離傳送。1、典型儀：扭力管浮筒液位計(jì)。桿2的左端垂直懸掛浮筒1；扭力管3及芯軸4垂直緊固于2右端；另一端為自由端，輸出角位移；當(dāng)液位低于浮筒下端時(shí)，浮筒全重作用于杠桿： F0W（W 浮筒的重力。）此時(shí)扭力矩最大，扭力管產(chǎn)生最大的扭角(約為4)；當(dāng)浮筒整個(gè)浸沒，扭力矩最小，扭力管產(chǎn)生最小扭角(約為2)。儀器特點(diǎn)：液位 H F ；H浮力 ，作用于杠桿的力 FX，扭角 ；芯軸4輸出 ，機(jī)械放大機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針就地指示；也可將角位移氣或電標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。3.3浮力式液位測(cè)量儀應(yīng)用1、 帶有鋼絲繩(鋼帶)的浮子式液位計(jì)傳

17、感器安裝在嫩頂上，從傳感器頂部伸出一根測(cè)量鋼帶，鋼帶的端部吊有浮子，當(dāng)浮子在全量程范圍內(nèi)上下移動(dòng)變化時(shí)，鋼帶對(duì)浮子的拉力基本不變。浮子的自重大于鋼帶的拉力，浮子部分浸入液體中。由于拉力不變，所以浮子浸入液體的深度不變，因而可以認(rèn)為，浮子與液位嚴(yán)格同步運(yùn)動(dòng)，扣除一固定初值后，浮子的位置就代表了液位。顯示儀表完成譯碼、計(jì)數(shù)、顯示和D/A轉(zhuǎn)換功能。通過5位數(shù)字顯示，精度可達(dá)到0.03級(jí)0.02級(jí)，量程可達(dá)20-30m，并可帶有串行異步通信功能。2、 帶杠桿的浮子式液位計(jì)對(duì)于粘度比較大的液體介質(zhì)的液位測(cè)量，如煉油廠的減壓塔底部液面測(cè)量，一般可采用帶杠桿的浮子式液位儀表。這種儀表由于機(jī)械杠桿臂長度的限制

18、，所以量程通常較小。常用于液位控制系統(tǒng)中的液位高度變化最的檢測(cè)。3、依靠浮子電磁性能傳遞信號(hào)的液位計(jì)它利用浮子電磁性能傳遞液位信號(hào)翻板式液位計(jì)結(jié)構(gòu)牢固，工作可靠，顯示醒目，又系利用機(jī)械結(jié)構(gòu)和磁性聯(lián)系，故不會(huì)產(chǎn)生火花，宜在易燃易爆場(chǎng)合使用。其缺點(diǎn)是當(dāng)被測(cè)介質(zhì)粘度較大時(shí)，浮子與器壁之間易產(chǎn)生粘附現(xiàn)象，使摩擦增大。嚴(yán)重時(shí)，可能使浮子卡死而造成指示錯(cuò)誤并引起事故。 第四章 電容式液位測(cè)量儀4.1 測(cè)量原理物位變化時(shí)引起電極的電容量變化，利用這個(gè)原理構(gòu)成的電容式物位計(jì)可以測(cè)量導(dǎo)電液和非導(dǎo)電液的液位、非導(dǎo)電顆粒狀固體的料位。兩同軸相互絕緣的導(dǎo)電金屬圓柱中間隔以不導(dǎo)電的介質(zhì)，就構(gòu)成電容器。根據(jù)這個(gè)道理,用各

19、種不同形狀的電容測(cè)量頭,可構(gòu)成多種電容式物位儀表?，F(xiàn)代電容式物位儀表采用安全防爆、隔爆的措施，應(yīng)用范圍已擴(kuò)大到一些化工、石油、輕工部門。電容式物位儀表是電測(cè)式物位儀表中應(yīng)用最廣泛的一種。4.2測(cè)量類型4.2.1導(dǎo)電液的液位測(cè)量 兩電極覆蓋面積隨被測(cè)液位變化，引起電容量變化，如圖；圓柱形電容器：定電極：不銹鋼棒3 ；動(dòng)電極：被測(cè)導(dǎo)電液1 ；絕緣介質(zhì)：套在不銹鋼棒上的聚四氟乙烯套管4 ；液位，兩電極覆蓋面積 ，傳感器的電容量 ；反之，電容量；測(cè)量傳感器的電容量大小可知液位。 當(dāng)H0，即液位低于h(非測(cè)量區(qū))，電容量C0： 聚四氟乙烯套管和容器內(nèi)氣體的等效介電常數(shù)Fm； L 液位測(cè)量范圍(可變電容器

20、兩電極的最大覆蓋長度)m； 容器內(nèi)徑m；d 不銹鋼棒直徑m。當(dāng)液位為 H 時(shí)，電容量 CH：當(dāng)電極確，e 、D 和 d 定值，則只要e 、D 和 d 的數(shù)值穩(wěn)定（不受壓力、溫度等因素的影響），即K為常數(shù)，電容變化與液位變化成線性。式(532)還表明：絕緣材料的介電常數(shù)e較大，絕緣層厚度較薄，即 Dd 較小時(shí)，靈敏度較高。適于黏度小液體；底部約有10mm的非測(cè)量區(qū)(圖521中的h)。4.2.2測(cè)非導(dǎo)電體液位液位兩電極間充填介質(zhì)的介電常數(shù)電容量測(cè)液位。適合：輕油類、部分有機(jī)溶劑和液態(tài)氣體。內(nèi)、外電極：兩根相互絕緣的同軸不銹鋼管，外管上有通孔，被測(cè)液可自由進(jìn)出。當(dāng)H0，介質(zhì)是空氣，初始電容： e-空

21、氣的介電常數(shù)Fm；L 兩電極的最大覆蓋長度m；D 外電極的內(nèi)徑m；d 內(nèi)電極的外徑m 電極一定， 、D 和 d 均為定值，電容變化量與液位 H 成線性。4.2.3環(huán)形二極管電橋充放電轉(zhuǎn)換電路1、二極管 D1D4 組成環(huán)形電橋；A端加頻率為 f 的矩形波電壓；Cx電容物位傳感器，C0可變電容，與傳感器始分布電容Cx0平衡，調(diào)零；微安電流表接AC ，并聯(lián)電容Cm，濾波。二極管正向壓降、起始截止區(qū)忽略；認(rèn)為微安表內(nèi)阻很小，且Cm很大。2、當(dāng)電壓由低U1 躍變到高U2 ，Cx 和C0同時(shí)充電到 U2 ；充電時(shí)，D2、D4截止；充電結(jié)束， D1D4全截止；充電時(shí)由A流向C的電荷量為C0(U2U1)；當(dāng)電

22、壓由U2降到U1時(shí)，Cx和C0 同時(shí)放電；放電過時(shí)，D1、D3截止；放電結(jié)束， D1D4又全截止；放電時(shí)由C流向A的電荷量為Cx(U2U1)。Cx和C0充放電過程中，流過微安表的平均電流I： 當(dāng)H0，調(diào)整C0Cx，使 I0；當(dāng)H時(shí)，C變化，I與C成正比I與H成正比。3、 微安表不接地，不便輸出電流，且引線分布電容會(huì)帶來誤差；微安表、電感L2接在C點(diǎn)與地之間；且A通過L1接地；直流分量I 通過微安表，交流分量仍從Cm上通過；有對(duì)地輸出端，便于輸出電流；電容Cd，隔斷直流。4.3電容式測(cè)量儀應(yīng)用 電容式物位測(cè)量儀表應(yīng)用，在火力發(fā)電廠中，廣泛采用靜電除塵器除去鍋爐燃燒煙氣中的飛灰，飛灰被高壓靜電吸附

23、在極板上后，被振動(dòng)落入除塵器下部的灰斗中。當(dāng)灰位達(dá)到一定高度，打開灰斗進(jìn)行排灰?？刂浦行枰捎?只物位計(jì)測(cè)量灰在灰斗中的高位和低位，以便控制灰斗的開和關(guān)。飛灰是煤粉燃燒后的產(chǎn)物，顆粒直徑很小，在幾十微米范圍內(nèi)，剛剛落下的飛灰與空氣形成疏松的混合物，密度很小，電阻率很高。另外由于靜電除塵器內(nèi)溫度約為160，存在強(qiáng)靜電干擾，使一般物位計(jì)的應(yīng)用存在困難。因此，可以采用具有防飛灰的黏結(jié)、掛料功能的射頻導(dǎo)納物位計(jì)。 第五章 微波法物位測(cè)量儀5.1 測(cè)量原理微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無線電波中一個(gè)有限頻帶的簡稱，即波長在1米（不含1米）到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米

24、波和亞毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性。微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個(gè)特性。對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對(duì)于水和食物等就會(huì)吸收微波而使自身發(fā)熱。而對(duì)金屬類東西，則會(huì)反射微波。5.2 雷達(dá)式物位計(jì)1、 特點(diǎn)：無可動(dòng)部件、不接觸介質(zhì)、無測(cè)量盲區(qū)；可用于大型固定罐、浮頂罐內(nèi)腐蝕性液體、高黏度液體、有毒液體的液位測(cè)量；精度幾乎不受被測(cè)介質(zhì)溫度、壓力、相對(duì)介電常數(shù)及其易燃易爆等惡劣工況的限制。2、 測(cè)量原理：雷達(dá)波往返的時(shí)間（發(fā)射，抵達(dá)液面后反射），正比于天線到液面的距離。 C電磁波傳播速度，3

25、00000kms； d被測(cè)介質(zhì)與天線之間的距離，m； t 天線發(fā)射與接收到反射波的時(shí)間差，s； L天線距罐底高度，m； H液位高度，m。3、 測(cè)量方式I、微波脈沖法a、脈沖由發(fā)送器通過天線發(fā)出；b、經(jīng)液面反射后由接收器接收，并將信號(hào)傳給計(jì)時(shí)器；c、計(jì)時(shí)器得到脈沖的往返時(shí)間； 測(cè)量系統(tǒng)包括：天線頭、數(shù)據(jù)采集板DAB、高頻信號(hào)發(fā)生板HFB三部分。II連續(xù)波調(diào)頻法原理如圖：組成部分：微波源：波段(10GH)的壓控振蕩器；從液面反射的信號(hào)經(jīng)環(huán)形器送往混頻器；混頻器：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生差頻信號(hào)，并送往放大器；放大器：將回波信號(hào)放大到規(guī)定的幅度后，送數(shù)字信號(hào)處理器；數(shù)字信號(hào)處理器：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣

26、和傅氏變換，獲得頻譜特性；計(jì)算輸出液位信號(hào)。5.3 應(yīng)用1、 雷達(dá)液位計(jì)的應(yīng)用問題、介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù) 微波在液面產(chǎn)生反射和折射，強(qiáng)度被衰減，當(dāng)相對(duì)介電常數(shù)小到一定值時(shí)，微波信號(hào)衰減過大，液位計(jì)無法正常工作。避免法：被測(cè)介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)大于產(chǎn)品所要求的最小值；用導(dǎo)波管。、溫度和壓力 微波的傳播速度不受溫度變化的影響；在允許溫度范圍內(nèi)工作（采取冷卻措施）；避免高溫介質(zhì)對(duì)天線的影響：與最高液面間留有一定的安全距離?？稍谡婵栈蚴軌籂顟B(tài)下正常工作；壓力高到一定程度時(shí)，對(duì)測(cè)量帶來誤差。、導(dǎo)波管(穩(wěn)態(tài)管)消除多重回波所產(chǎn)生的干擾影響；提高反射回波能量（測(cè)量相對(duì)介電常數(shù)較小的液面）。2、 微波物位計(jì)應(yīng)用 現(xiàn)

27、今物位測(cè)量領(lǐng)域困擾用戶的是一些大型固體料倉的物位測(cè)量，特別是用于50/100米以內(nèi)的充滿粉塵和擾動(dòng)的加料狀態(tài)下的料倉。相關(guān)技術(shù)的儀表例如電容或?qū)Рɡ走_(dá)TDR在放料時(shí)物位下降時(shí)會(huì)受到很強(qiáng)的張力負(fù)載，可能會(huì)損壞儀表或把倉頂拉塌掉。重錘經(jīng)常有埋錘的問題，需要經(jīng)常維修，大多數(shù)其他機(jī)械式儀表也是這樣。而高粉塵工況又可能會(huì)超出非接觸式超聲波物位測(cè)量系統(tǒng)的能力。高頻的調(diào)頻雷達(dá)技術(shù)尤其適合這種大型固體料倉的物位測(cè)量！現(xiàn)今的高頻雷達(dá)一般為工作在K波段(2426GHz)的雷達(dá)物位計(jì)，雷達(dá)的工作頻率越高其電磁波波長越短，越容易在傾斜的固體表面有更好的反射，并具有較窄的波束寬度，可有效避開障礙物，高的頻率還可使雷達(dá)使

28、用更小的天線。而FMCW調(diào)頻連續(xù)波微波物位計(jì)發(fā)射和接受信號(hào)是同時(shí)的，相同時(shí)間內(nèi)發(fā)射的微波信號(hào)更多，固體測(cè)量中可減少高粉塵固體料倉測(cè)量中的失波現(xiàn)象。因此固體測(cè)量中高頻的調(diào)頻雷達(dá)能提供準(zhǔn)確、可靠的測(cè)量，并在例如化工行業(yè)中的PP粉末、PE粉末等介質(zhì)中也有良好應(yīng)用。但由于技術(shù)限制，現(xiàn)今還沒有工作在K波段以上的高頻雷達(dá)物位計(jì)。也有使用5.8GHz 10GHz的低頻雷達(dá)測(cè)量固體，但由于其較低的頻率、較長的波長其發(fā)射波不容易被漫反射，在高粉塵工況下會(huì)導(dǎo)致很多的二次或多次回波，干擾和噪聲很大，因此固體粉料測(cè)量中逐漸被淘汰。第六章核輻射物位測(cè)量儀 6.1 測(cè)量原理 核輻射主要是、三種射線：射線是氦核，射線是電子

29、，這兩種射線由于穿透力小，影響距離比較近，只要輻射源不進(jìn)入體內(nèi)，影響不會(huì)太大。射線的穿透力很強(qiáng)，是一種波長很短的電磁波。當(dāng)具有一定強(qiáng)度的射線穿過介質(zhì)時(shí)，會(huì)被物質(zhì)的原子散射或吸收，其輻射度隨之減弱。 6.2.1核輻射式物位計(jì)結(jié)構(gòu)：主要由放射源、接收器和顯示儀表組成。一般用于物位檢測(cè)儀表中的主要放射源有鈷及銫。他們被封裝在灌鉛的鋼保護(hù)罩內(nèi)，設(shè)有能開閉的窗口，不用時(shí)閉鎖，以免輻射危害。這兩種同位素能發(fā)射出很強(qiáng)的射線，而且半衰期較長。放射源輻射的活度通常以MBg計(jì)量，射線輻射強(qiáng)度較弱到原來的一半所需要得時(shí)間叫做半衰期。接收器由探測(cè)器與前置放大器組成，安裝在被測(cè)容器另一側(cè)，射線由蓋革計(jì)數(shù)管吸收，每接收到

30、一個(gè)粒子，就輸出一個(gè)脈沖電流。射線越強(qiáng)，電流脈沖數(shù)越多。該脈沖信號(hào)即可直接經(jīng)整形后，由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并顯示，又可經(jīng)積分電路變成與脈沖數(shù)成正比的積分電壓，再經(jīng)電流放大和電橋電路，最終得到與物位相關(guān)的電流輸出。 射性同位素在衰變過程中放出一種特殊的、帶有一定能量的粒子或射線，這種現(xiàn)象稱為放射性或核輻射。根據(jù)其性質(zhì)的不同，放出的粒子或射線有：粒子、粒子、射線等。射線是一種從原子核內(nèi)發(fā)射出來的電磁輻射，與和射線相比受物質(zhì)吸收較小，在物質(zhì)中的穿透能力是比較強(qiáng)，不僅能穿過數(shù)百米的氣體，而且能穿過幾十厘米厚的固體物質(zhì)，所以射線物位計(jì)應(yīng)用較多。射線法對(duì)人體固然存在有害作用，然而其劑量有限，在妥善防護(hù)之下并無危險(xiǎn)。

31、6.2.2核輻射物位計(jì)的特點(diǎn)1、不受溫度、壓力、濕度、黏度和流速等唄測(cè)介質(zhì)和狀態(tài)的影響2、既可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，也可以進(jìn)行點(diǎn)檢測(cè)3、不僅能測(cè)液體，也可以測(cè)量粉粒體和塊狀等介質(zhì)的物位；還可以測(cè)量比重差很小的兩層介質(zhì)的相界面位置。4、可以從容器、罐等密封裝置的外部以非接觸的方式進(jìn)行測(cè)量，可以穿透各種介質(zhì)，包括固體，所以受外界條件和內(nèi)盛物料性質(zhì)、形狀以及內(nèi)壁附著物得影響小，工作穩(wěn)定可靠。5、適合于特殊場(chǎng)合或惡劣環(huán)境下不常有人之處的物位測(cè)量。6、在使用時(shí)要注意控制劑量，做好防護(hù)，以防射線泄露對(duì)人體造成傷害。6.3.1核輻射物位計(jì)的應(yīng)用 工作中儀表各部件與被測(cè)物料不接觸，故測(cè)量過程是非接觸式的，因此特別適用

32、于密閉容器中高溫、高壓、高粘度、強(qiáng)腐蝕、劇毒物料料位的測(cè)量。對(duì)于液態(tài)、固態(tài)、粉態(tài)等物理狀態(tài)下的料位測(cè)量有很好的適用性。6.3.2 核輻射物位計(jì)的使用注意事項(xiàng) 1、擬使用本儀表的單位應(yīng)指定具備射線防護(hù)知識(shí)及具有相關(guān)資質(zhì)的人員管理放射性防護(hù)工作，并且建立各種管理辦法及規(guī)章制度。2、訂購放射源前應(yīng)向所在地區(qū)環(huán)境保護(hù)部門辦理“放射性同位素轉(zhuǎn)讓審批表”及“輻射安全許可證”，用戶須持“放射性同位素轉(zhuǎn)讓審批表”向放射源出售單位或放射性同位素生產(chǎn)單位訂購放射源。3、運(yùn)輸各種放射性同位素及裝過放射性同位素的空容器應(yīng)遵照運(yùn)輸部門有關(guān)規(guī)定包裝和處理，必須使用經(jīng)過批準(zhǔn)的危險(xiǎn)品專用運(yùn)輸車輛專程運(yùn)輸。4、放射性同位素應(yīng)存

33、在安全專用的貯藏處所，不得與易燃、易爆、腐蝕性等物品放在一起，并指定專人負(fù)責(zé)保管。建立放射源臺(tái)帳，嚴(yán)格收發(fā)手續(xù)，防止差錯(cuò)和丟失事故。放射源的編號(hào)卡是唯一的依據(jù)，必須歸檔管理。5、操作放射源前應(yīng)先熟悉放射源的總活度，活度分布和機(jī)械結(jié)構(gòu)。制訂操作步驟，制作一些簡單實(shí)用的操作器械，如夾、鉗等。操作放射源的人員必須佩戴個(gè)人劑量儀，并且按照規(guī)定要求勞保著裝。操作時(shí)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)距離、動(dòng)作準(zhǔn)確、迅速。第七章 其他物位測(cè)量儀7.1激光式物位測(cè)量儀 光學(xué)式物位測(cè)量儀表的代表是激光式物位計(jì)。激光的最初中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文LightAmplificationbySt

34、imulatedEmissionofRadiation的各單詞的頭一個(gè)字母組成的縮寫詞。意思是“受激輻射的光放大”。激光的英文全名已完全表達(dá)了制造激光的主要過程。1964年按照我國著名科學(xué)家錢學(xué)森建議將“光受激發(fā)射”改稱“激光”。7.1.1激光液位計(jì) 激光用于液位測(cè)量，克服了普通光亮度差，方向性差，傳輸距離近，單色性差，易受干擾等缺點(diǎn)，使測(cè)量準(zhǔn)確度大為提高。激光液位計(jì)由激光發(fā)射器、接收器及測(cè)量控制電路組成。7.1.2激光料位計(jì) 激光物位計(jì)也稱激光料位計(jì)由半導(dǎo)體激光器發(fā)射連續(xù)或高速脈沖激光束，激光束遇到被測(cè)物體表面進(jìn)行反射，光線返回由激光接收器接收。并精確記錄精光自發(fā)射到接收之間的時(shí)間差，從而確

35、定從激光雷達(dá)到被測(cè)物之間的距離。距離物料表面的距離D與脈沖的時(shí)間行程T成正比：D=CT/2其中C為光速因空罐的距離E已知，則物位L為：L=E-D根據(jù)用戶設(shè)置的量程和滿度信息，處理器計(jì)算出當(dāng)前料位的百分比，然后按照比例輸出4-20mA或0-5V等模擬信號(hào)、RS485Modbus的數(shù)字信號(hào)、警示報(bào)警繼電器開關(guān)信號(hào)等。根據(jù)測(cè)量時(shí)間方法的不同，激光雷達(dá)物位計(jì)可分為脈沖式和相位式兩種測(cè)量形式。7.1.3 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量光束發(fā)散角小、方向性好量程大、測(cè)距遠(yuǎn)、盲點(diǎn)最少 不受介質(zhì)溫度影響。不受溫度變化影響 非插入式測(cè)量，非接觸測(cè)量。 測(cè)量速度快，適合變化快的液位及料位測(cè)量 操作簡單，可編程測(cè)量。測(cè)量精確、高

36、精度適合高要求項(xiàng)目分辨率高出一般儀表十倍波束角小，適合長距離定位，避免障礙物 7.1.4激光式物位測(cè)量儀特點(diǎn)1）能量集中，光強(qiáng)度大，因此物位測(cè)量范圍大，目前已達(dá)20m。2）激光單色性強(qiáng)，不易受外界光線干擾，能用于強(qiáng)烈陽光及火焰照射條件下的物位測(cè)量，甚至在1500C的熔融物表面上亦能正常工作。3）激光光束散射小，方向性好，定點(diǎn)控制準(zhǔn)確度高。 7.2機(jī)械式物位測(cè)量儀機(jī)械式物位測(cè)量儀是利用物料對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)所呈現(xiàn)的阻擋力來進(jìn)行測(cè)量的 7.2.1重錘式料位計(jì)重錘式料位計(jì)的智能電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)控制著系在不銹鋼鋼纜上的重錘向下降，重錘接觸介質(zhì)表面的瞬間停止下降，而后重錘式料位計(jì)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⒅劐N收回。測(cè)量過程中，重錘式料位計(jì)通過專利的雙光學(xué)傳感器的精確計(jì)量，獲取料位信號(hào)，并將料位信號(hào)變送為420mA模擬量信號(hào)、RS485信號(hào)或脈沖信號(hào)輸出。重錘式料位計(jì)的測(cè)量優(yōu)勢(shì)：重錘式料位計(jì)電子倉耐低溫能力可達(dá)-40，光學(xué)傳感器隔離密封從根本上避免了粉塵等的污染，重錘式料位計(jì)專利的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)精確，優(yōu)異的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及重載鋼纜