仪表自动化第四章习题：物位检测

1、第四章物位检测1. 某贮罐内的压力变化范围为 1215MPa，要求远传显示，试选择一台 DDZ-型压力变送器 ( 包括准确度等级和量程 ) 。如果压力由12MPa变化到 15MPa，问这时压力变送器的输出变化了多少 ?如果附加迁移机构 , 问是否可以提高仪表的准确度和灵敏度 ?试举例说明之。解：如果已知某厂生产的 DDZ-型压力变送器的规格有：010，16，25，60，100 （MPa）精度等级均为 0.5 级。输出信号范围为010mA。由已知条件，最高压力为15MPa，若贮罐内的压力是比较平稳的，取压力变送器的测量上限为15322.5 MPa2若选择测量范围为025MPa、准确度等级为 0.

2、5 级, 这时允许的最大绝对误差为200.5%0.125 MPa由于变送器的测量范围为 025MPa，输出信号范围为 010mA,故压力为 12MPa时, 输出电流信号为12 10 4.8 mA25压力为 15MPa时，输出电流信号为15 10 6 mA25这就是说 , 当贮罐内的压力由12MPa变化到 15MPa时, 变送器的输出电精选文库流只变化了 1.2mA。在用差压变送器来测量液位时，由于在液位 H=0时, 差压变送器的输入差压信号 p 并不一定等于 0，故要考虑零点的迁移。实际上迁移问题不仅在液位测量中遇到， 在其他参数的测量中也可能遇到。 加上迁移机构，可以改变测量的起始点， 提高

3、仪表的灵敏度 ( 只不过这时仪表量程也要作相应改变 ) 。由本例题可知，如果确定正迁移量为 7MPa，则变送器的量程规格可选为 16MPa。那么此时变送器的实际测量范围为 723MPa，即输入压力为 7MPa时，输出电流为 0mA；输入压力为 23MPa时，输出电流为10mA。这时如果输入压力为 12MPa，则输出电流为12 7 10 3.125 mA23 7输入压力为 15MPa时，输出电流为15 7 10 5 mA23 7由此可知，当输入压力由 12MPa变化到 15MPa时，输出电流变化了1.875mA，比不带迁移机构的变送器灵敏度提高了。变送器的准确度等级仍为0.5 级，此时仪表的最大

4、允许绝对误差为(23-7) ×0.5% = 0.08MPa，所以，由于加了迁移机构，使仪表的测量误差减少了。2. 用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位，如图 4-15 所示。已知被测液位的变化范围为 03m，被测介质密度 =900kg/m3 ，毛细管内工作介质密度 0=950kg/m3。变送器的安装尺寸为 h1=1m,h2=4m。求变送器的测量范围，并判断零点迁移方向，计算迁移量,2精选文库当法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时，问对测量有何影响?图4-15 法兰式差压变送器解：当不考虑迁移量时， 变送器的测量范围应根据液位的最大变化范围来计算。液位为 3m时，其压差为pmax

5、H g39009.8126487 Pa这里值 得一提 的是压 力单位 Pa 用 SI 基本单 位时 就相当 于 m-1·kg·s-2 ，即1Pa 1N / m21m 1kg s 2所以液柱压力用 Hg 计算时，只要H 用 m，用 kg/m3，g 用 m/s2为单位时，相乘结果的单位就是Pa。上述计算结果pmax 为26.487kPa，经过圆整后，测量范围可选030kPa。根据图示，当液位高度为H时, 差压变送器正压室所受的压力p1 为p1p0H g h1 0 g负压室所受的压力 p 为2p0h2 h10 gp2因此，差压变送器所受的压差为3精选文库pp1p2H gh20 g

6、由上式可知，该差压变送器应进行负迁移，其迁移量为h 20g。当差压变送器安装的高度改变时，只要两个取压法兰间的尺寸h2 不变，其迁移量是不变的。3. 用单法兰电动差压变送器来测量敞口罐中硫酸的密度 , 利用溢流来保持罐内液位 H恒为 1m。如图 4-16 所示。已知差压变送器的输出信号为 010mA,硫酸的最小和最大密度分别为 min = 1.32(g/cm3), max= 1.82(g/cm3) 图 4-16 流体密度测量示意图 min=1.32(g/cm3), max= 1.82(g/cm3)要求 :(1) 计算差压变送器的测量范围；(2) 如加迁移装置，请计算迁移量；(3) 如不加迁移装

7、置，可在负压侧加装水恒压器 ( 如图中虚线所示 ) ，以抵消正压室附加压力的影响，请计算出水恒压器所需高度h。解：（ 1）若不考虑零点迁移 , 那么就要以 max来计算差压变送器的测量范围。当 =max = 1.82g/cm 3 时, 差压变送器所承受的差压为p H max g32代入上式 , 得将 H=1m， max=1820kg/m，g=9.81m/sp1 18209.811.785 104 Pa如果选择差压变送器的测量范围为0 2× 104Pa, 则当 = max=1.82g/cm 3 时，对应的变送器输出为I max1.78510410 8.925 mA21044精选文库当

8、=min=1.32g/cm 3 时，其差压为p1 13209.811.295104 Pa这时差压变送器的输出为1041.29510 6.475 mAI min1042由上可知，当硫酸密度由最小值变化到最大值时， 输出电流由 6.475mA 变化到 8.925mA，仅变化了 2.45mA，灵敏度是很低的。（ 2）为了提高灵敏度，可以考虑进行零点迁移，提高测量的起始点。考虑到 =max 时，这时所对应的压差仍为 1.785 ×104Pa，所以在提高测量起始点的同时，测量上限却可以不改变，这样一来，实际量程压缩了。当 =min=1.32g/cm 3 时, pmin=1.295 ×

9、104Pa。因此可以选择迁移量为 1×104Pa , 测量范围为 1×1042×104Pa 的差压变送器。这时 , 若 =min 时, 变送器的输出为1.295110410 2.95 mAI min11042当 =max时, 变送器的输出为1.785110410 7.85 mAI max11042这时由 min 变到 max 时, 输出电流由 2.95mA 变为 7.85mA,变化了 4.9mA,大大提高了仪表的灵敏度。（3）如果不加迁移装置，而在负压侧加装水恒压器，而迁移量仍为1×104Pa，根据h g1 104 Pa以水的密度 =1000kg/m3

10、代入 , 得h11041031.02 m19.815精选文库4. 物位检测有哪些方式？物位检测时应注意哪些问题？常用的液位检测仪表有哪些？（1）直读式物位检测仪表 采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器中物位的高度。方法可靠、准确，但是只能就地指示。主要用于液位检测和压力较低的场合。（ 2）静压式物化检测仪表 基于流体静力学原理， 适用于液位检测。容器内的液面高度与液柱重量所形成的静压力成比例关系， 当被测介质密度不变时， 通过测量参考点的压力可测知液位。 这类仪表有压力式、吹气式等型式。（ 3）浮力式物位检测仪表 其工作原理基于阿基米德定律，适用于液位检测。漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中

11、的浮筒， 在液面变动时其浮力会产生相应的变化， 从而可以检测液位。 这类仪表有各种浮子式液位计、浮筒式液位计等。（ 4）机械接触式物位检测仪表 通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实现物位的测量。这类仪表有重锤式、旋翼式等。（ 5）电气式物位检测仪表 将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位变化时其电气参数如电阻、 电容等也将改变， 通过检测这些电量的变化可知物位。（ 6）其他物位检测方法如声学式、射线式、光纤式仪表等。在实际生产过程中， 被测对象很少有静止不动的情况， 因此会影响物位测量的准确性。各种影响物位测量的因素对于不同介质各有不同，这些影响因素表现在如下方面。(1 ）液位测量的特点稳定的液面是一个规则的表面，但是当物料有流进流出时， 会有波浪使液面波动。在生产过程中还可能出现沸腾或起泡沫的现象，使液面6精选文库变得模糊。大型容器中常会有各处液体的温度、密度和粘度等物