浮筒原理(课件)

1、电动浮筒液位变送器的原理和调校n学习要点：n、熟练掌握电动浮筒液位变送器的原理。n、熟练掌握电动浮筒液位变送器调校计算步骤。n、熟练掌握电动浮筒液位变送器调校步骤。电动浮筒液位变送器的原理和调校n在流程工业的生产过程中，常常需要测量某些设备（容器）内介质分界位置，如气体-液体间的液位高度；气体-固体间的料位高度；液体-液体间的界面高度，等等。这些液位、料位、界面的测量统称为物位测量，最常用的是液位测量。电动浮筒液位变送器的原理和调校n浮力式液位计是应用最早的物位测量仪表，包括恒浮力式、变浮力式两大类，应用阿基米德原理。 恒浮力式典型是浮球式，维持浮力不变 。n变浮力式液位计主要是浮筒液位计（变

2、送器）， 利用浮筒沉浸在液体里，根据浮筒被浸的程度不同，则浮筒所受的浮力不同，只要检测出浮筒所受浮力的 变化，就可知液位的高低。 电动浮筒液位变送器的原理和调校n阿基米德原理 阿基米德原理是物理学中关于力学的一条基本原理：浸在静止流体中的物体受到流体作用的合力大小n等于物体排开的流体的重量，这个合力称为浮力。 浮力的大小可用下式计算：F 浮= 液（气）g V 排。nF - 浮力n - 液体或气体密度 g - 重力加速度nV - 物体容积（体积）n阿基米德原理说明浸在液体里的物体受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重 力。浮力式液位计就是应用了阿基米德原理。浮筒液位计基本结构n

3、由测量部分和转换部分（放大器）组成，测量部分由浮筒及吊链、传动杆、传 动芯轴/扭力管及壳体组成。浮力通过传动杆和传动芯轴/扭力管传递，工作杠杆夹持着传动芯轴并刚性连 接到传感器的贴有金属薄膜应变电阻桥路的挠曲梁。n浮筒为一根两端封闭的长圆形空心金属管，用吊链挂在传动杆一端，由于有一定质量（重量），浮筒 可沉浸在液体中，当液位上升时，浮筒的浸没部分增加，它所排开的那部分液体的体积也增加，因此液体 作用在浮筒上的浮力变大，测出这一浮力变化即可测出液位。 浮筒液位计基本结构n壳体传动杆 传动芯轴/扭力管 工作杠杆 传感器外壳浮筒（沉筒） （转换部分）放大器传感器浮筒液位计基本结构n液位变化引起的浮力

4、变化改变了浮筒向下作用力（重力），通过传动杆转换为测量力矩的变化。这个测量力矩作用在传动芯轴并与扭力管的扭力矩相 平衡，产生的芯轴微转角位移代表了相应的浮力（液位），微转角位移经工作杠杆将力矩放大并使施加到 挠曲梁的力发生变化，应变电阻阻值随之变化，传感器有一个对应液位的测量信号给转换部分（放大器）。 0%液位时，浮筒垂直向下的重力最大，随液位升高浮力加大则浮筒重力成线性减少。n转换部分主要由放大 器的微处理器及电子电路和 LCD/操作按键组成，作用是向传感器应变电阻桥路隔离供电并将测量信号隔 离放大和数据处理，并有智能信噪处理功能，输出二线制 420mADC 信号或连接现场总线传输数字信号，

5、 浮筒液位计测量原理图浮筒液位计测量原理图浮筒液位计校验原理n一般浮筒液位计在出厂时已按订单的仪表数据调校，参数存储在变送器内，一般只在现场用变送器按键校准零 点，必要时现场按键校准 0%和 100%或用显示器按键组态调试或 HART 现场通信器组态调试。n若仪表数据有变更或实际需要对浮筒液位变送器标定时，也可采用 工作间挂砝码和现场水校法来进行。n这里重点介绍砝码校验法。挂砝码校验采用传统的模拟挂重的方法，通常是在仪表维修工作间内进行，见下图。 浮筒液位计基本结构变送器浮筒液位计基本校验原理n用挂砝码校验时，是将浮筒取下后，在传动杆上挂上砝码托盘，置与各校验点对应的某一质量的标准砝码，来模拟

6、不同液位时浮筒（包括挂链）所产生的重力与该校验点所受的浮力之差，通常被测液位的气相介质密度相比液相介质密度小很多，浮筒在气相中的浮力可忽略不计。n挂砝码遵循：挂重砝码的重力等于浮筒自身包括挂链的重力减去液位浮力，还要考虑减去挂砝码托盘的重力。即：m 砝码g = m 浮筒g - Vg - m 托盘g式中：浮筒体积V = d2 L cm3 ； d=浮筒直径cm； L=有效测量长度cm； =被测介质密度kg/m3。浮筒液位计基本校验原理n校验时先算出0%液位时要加的砝码质量，为浮筒包括挂链的质量减去挂砝码托盘的质量之后的值，n再算出浮力Vg，相当于V 的物体质量（）所产生的重力，对应的砝码质量值为V

7、 值，然后算出25%、50%、75%、100%各点数值，并确定所加的砝码质量值m 砝码。0% 时F0 =0% m 砝码0 = m 浮筒-m 托盘 M25%时F25=25% Vg m 砝码25 = M- F25/g 50%时F50=50% Vg m 砝码50 = M- F50/g 75%时F75=75% Vg m 砝码75 = M- F75/g 100%时F100= Vg m 砝码100 = M- F100/g 浮筒液位计基本校验原理n实例：n被测介质密度0.83g/cm3，浮筒包括挂链的质量为1003, 托盘的质量87.8g，筒长800mm,筒直径38.29mm,n再算出0%和100%液位浮力

8、，然后算出25%、50%、75%、100%各点数值，并确定所加的砝码质量值m 砝码。nV=3.14r2L=3.14(3.8292)280=916mlnF100(四等分）=25% Vg=0.259160.83g=190.07g0% 时F0 =0% Vg m 砝码0 = m 浮筒-m 托盘=1003-87.8=915.2(g)25%时F25=25% Vg m 砝码25 = m 浮筒-m 托盘- F25/g =725.13(g)50%时F50=50% Vg m 砝码50 = m 浮筒-m 托盘- F50/g =535.06(g)75%时F75=75% Vg m 砝码75 = m 浮筒-m 托盘- F75/g =344.99(g)100%时F100= Vg m 砝码100 = m 浮筒-m 托盘- F100/