第四節(jié)物位檢測及儀表

第四節(jié)物位檢測及儀表第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五3.4.1概述幾個概念在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位，容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位測量液位的儀表叫液位計，測量料位的儀表叫料位計測量兩種密度不同液體介質(zhì)的分界面的儀表叫界面計在物位檢測中，有時需要對物位進(jìn)行連續(xù)檢測，有時只需要測量物位是否達(dá)到某一特定位置，用于定點物位測量的儀表稱為物位開關(guān)

物位檢測的作用控制、計量、報警等。

第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五檢測方法分類直讀式物位儀表：玻璃管液位計、玻璃板液位計等。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。浮力式物位儀表：利用浮子高度或浮力隨液位高度而變化的原理工作。電磁式物位儀表：使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，如電容核輻射物位儀表：利用射線透過物料時其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理聲波式物位儀表：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的不同，測出這些變化就可測知物位。根據(jù)工作原理分為聲波遮斷式、反射式和阻尼式。光學(xué)式物位儀表：利用物位對光波的遮斷和反射原理工作……第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五直讀式液位儀表玻璃管式UG300－1200mmP<1.6MPa玻璃板式UB500－1700mmP<6.3MPa折光式

透光式T<80℃第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五特點：結(jié)構(gòu)簡單，讀數(shù)直觀，價格便宜，用于壓力、溫度不太高的場合。就地指示，不能遠(yuǎn)傳和記錄，玻璃易碎。使用說明：（1）

加防護(hù)罩（2）

經(jīng)改造可實現(xiàn)上、下限報警。玻璃管（板）的長度即為測量范圍。當(dāng)被測液位大于玻璃管（板）的長度，可用幾只串聯(lián)使用第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五浮力式液位儀表變浮力（沉筒式）

恒浮力

浮標(biāo)式

浮球式

敞開式

封閉式內(nèi)浮球外浮球第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五1.鋼帶浮子式液位計 右圖7-4為直讀式鋼帶浮子式液位計，這是一種最簡單的液位計，一般只能就地顯示。第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五如圖所示為浮標(biāo)式液位計。1、說明其測量原理2、設(shè)計符合讀數(shù)習(xí)慣，即能現(xiàn)場指示又能遠(yuǎn)傳的浮標(biāo)式液位計（畫出草圖）思考題第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五3.4.2差壓式液位計1、組成及方塊圖容器取壓口導(dǎo)管差壓計HΔPΔPH(1)現(xiàn)場指示型第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五（2）遠(yuǎn)傳指示型容器取壓口

差壓變送器電流表HΔPIH電流表I4～20mAP0ρ第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五差壓變送器的輸入信號;P1=PO+ρgHP2=PO變送器的輸出信號；第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五例如：如圖所示為液位測量系統(tǒng)，液位的變化范圍是0～6米，當(dāng)液位為3米時，電流表的指示值是多少毫安？當(dāng)液位變化到4.5米時，電流表的指示值是多少毫安？

電流表I4～20mA第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五零點遷移

利用差壓變送器測量密閉容器液位時，由于現(xiàn)場的安裝條件不同，存在零點無遷移、正遷移和負(fù)遷移三種情況。

第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五基本工作原理

ΔP=ρgH

零點遷移

ΔP=ρ1gHΔP=ρ1gH-ρ2g（h2-h1）ΔP=ρ1gH+ρ1gh1零點遷移的目的：使H＝0時，變送器輸出為Iomin（如4mA）無遷移

負(fù)遷移

遷移量：

-ρ2g（h2-h1）正遷移

遷移量：

ρ1gh1第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五例已知ρ1=1200kg/m3，ρ2=950kg/m3，h1=1m，h2=5m，液位變化范圍0—2.5米，求：變送器的量程和遷移量。解Hmaxρ1g=2.5*1200*9.8=29400Pa變送器量程可選為：40kPa當(dāng)H=0時，-ρ2g（h2-h1）=-4*950*9.8=-37.24kPa變送器需要進(jìn)行負(fù)遷移，遷移量為－37.24kPa

結(jié)論：差壓式液位變送器，事實上就是一個差壓變送器，無非液位變送器的輸出與液位高度H成線性關(guān)系因此，差壓式液位變送器的安裝與前面所述的差壓變送器的安裝是完全相同的。為了解決測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及粘度大、易凝固等液體液位時，引壓管線容易出現(xiàn)被腐蝕、被堵塞的問題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管人口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器（壓力信號的遠(yuǎn)傳裝置），分單法蘭式及雙法蘭式兩種。

第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五3.4.3浮筒式液位計浮筒GF彈F浮浮筒彈簧磁鋼室輸出指示器內(nèi)置式外置式靜井基本工作原理主要由四個基本部分組成：浮筒、彈簧、磁鋼室和輸出指示器第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五當(dāng)浮筒沉浸在液體中時，浮筒將受到向下的重力G、向上的浮力F浮和彈簧彈力F-彈的復(fù)合作用彈簧的伸縮使其與剛性連接的磁鋼產(chǎn)生位移，再通過輸出指示器內(nèi)磁感應(yīng)元件和傳動裝置或變換輸出裝置，使其指示出液位或輸出與液位對應(yīng)的電信號。

特點和要求

浮筒式液位計通常有內(nèi)置式和側(cè)裝外置式兩種安裝方式，測量原理完全相同，但外置式安裝更適用于溫度較高的場合。

第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五3.4.4電容式物位計基本工作原理由兩個同軸圓柱極板組成的電容器，當(dāng)兩極板之間填充介電常數(shù)為ε1的介質(zhì)時，兩極板間的電容量為：

dDL第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五DdLH當(dāng)極板之間一部分介質(zhì)被介電常數(shù)為ε2的另一種介質(zhì)填充時，可推導(dǎo)出電容變化量當(dāng)電容器的幾何尺寸和介電常數(shù)保持不變時，電容變化量就與物位高度H成正比。特點和要求

電容式物位計可以用于液位的測量，也可以用于料位的測量，但要求介質(zhì)的介電常數(shù)保持穩(wěn)定。在實際使用過程中，當(dāng)現(xiàn)場溫度、被測液體的濃度、固體介質(zhì)的濕度或成分等發(fā)生變化時，介質(zhì)的介電常數(shù)也會發(fā)生變化，應(yīng)及時對儀表進(jìn)行調(diào)整才能達(dá)到預(yù)想的測量精度。第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五3.4.5核輻射式物位計基本工作原理核輻射線（通常為γ射線）穿過一定厚度的被測介質(zhì)時，射線的投射強(qiáng)度將隨介質(zhì)厚度的增加而呈指數(shù)規(guī)律衰減的原理來測量物位的

輻射源接收器I0表示進(jìn)入物料之間的射線強(qiáng)度；μ表示物料的吸收系數(shù)；H為物料的厚度；I為穿過介質(zhì)后的射線強(qiáng)度。

第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五特點和要求核輻射式物位計屬于非接觸式物位測量儀表適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、劇毒等條件苛刻的場合核射線還能夠直接穿透鋼板等介質(zhì)，可用于高溫熔融金屬的液位測量使用時幾乎不受溫度、壓力、電磁場的影響。但由于射線對人體有害，因此射線的劑量應(yīng)嚴(yán)加控制，且須切實加強(qiáng)安全防護(hù)措施(工業(yè)現(xiàn)場一般不優(yōu)先考慮使用核輻射式物位計)第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五稱重式物位計在石油、化工部門，有許多大型貯罐，由于高度與直徑都很大，即使液位變化1－2毫米，就會有幾百公斤到幾噸的差別，所以液位的測量要求很精確。同時，液體（例如油品）的密度會隨溫度發(fā)生較大的變化，而大型容器由于體積很大，各處溫度很不均勻，因此即便液位（即體積）測得很準(zhǔn)，也反映不了罐中真實的質(zhì)最儲量有多少。利用稱重式液罐計量儀，"就能基在上解決上述問題。第二十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五稱重儀是根據(jù)天平原理設(shè)計的。它的原理圖示于圖3-51。第二十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五罐頂壓力P1與罐底壓力P2分別引至下波紋管l和上波紋管2。兩波紋管的有效面積A相等，差壓引人兩波紋管，產(chǎn)生總的作用力，作用于杠桿系統(tǒng)，使杠桿失去平衡，于是通過發(fā)訊器、控制器、接通電機(jī)線路，使可逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并通過絲杠6帶動砝碼5移動，直至砝碼產(chǎn)生的力矩與測量力產(chǎn)生的力矩平衡時，電機(jī)才停止轉(zhuǎn)動。1力矩分析M砝碼質(zhì)量g重力加速度A1波紋管有效面積