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-H型压力变送器（包括准确度等级和量程）。如果压力由i2MPa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，问是否可以提咼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-n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15启=22.5（MPa ） 2若选择测量范围为025MPa准确度等级为0.5级，这时允许

2、的最大 绝对误差为200.5% =0.125(M Pa)由于变送器的测量范围为 025MPa输出信号范围为010mA故压力为12M pa时,输出电流信号为12 X10 =4.8（mA）25压力为15MPa时，输出电流信号为穿 10=6(mA)这就是说，当贮罐内的压力由12MPe变化到15MPa寸,变送器的输出电流只变化了 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，提高仪表的灵敏度(只不过这时 仪表量程也要作相应改变

3、)。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旦丄 X10 =3.125(mA)23-7输入压力为15Mpa时，输出电流为15 7 旦厶 10=5(mA)23-7由此可知，当输入压力由12M Pa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，此时仪表的最大允许绝对误差为 (23-7) X 0.5% = 0.08MPa,所

4、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P =900kg/m3，毛细管内工作介质密度 P 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HIjL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，其压差为也 Pmax = H Pg = 3 900X 9.81 = 26487 Pa)这里值得一提的

5、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 /m2 = 1m kg所以液柱压力用Hp g计算时，只要H用m P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pi为P1 = Po +HPg -hiPog负压室所受的压力p2g=p o+(h2_hyog因此，差压变送器所受的压差为3 = Pi - P2 = H pg - IVog由上式可知，该差压变送器应进行负迁移，其迁移量为 h 2 p 0g。当差压变送

6、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 p min = 1.32(g/cm3), pmax二 1.82(g/cm3) 图 4-16 流体密度测量示意图 p min=1.32(g/cm3),p max二 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

7、器所需高度h。解：(1)若不考虑零点迁移，那么就要以p max来计算差压变送器的测量范围当p = p max = 1.82g/cm 3时，差压变送器所承受的差压为AP = HPmaxg将 H=1mp max=1820kg/m, g=9.81m/s2代入上式，得也 P = 1 沢 1820X 9.81 = 1.785沢 104 (Pa)如果选择差压变送器的测量范围为0 2 X 104Pa,则当p二p max=1.82g/cm3时，对应的变送器输出为I max =785沪 X1O = 8.925mA)当P = p min=1.32g/cm3时，其差压为Ap = 1 咒1320% 9.81 = 1.

8、295咒 104(Pa)这时差压变送器的输出为1.295佔A"min = 2x1o410 = 6.475( mA)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P二P max时，这时所对应的压差仍为1.785 X 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p=p min=1.32g/cm3时，pm庐1.295 X 104Pa因此可以选择迁移量为1X 104Pa ,测量范围为1X 1042

9、X104Pa的差压变送器。这时,若P二P min时,变送器的输出为Imin 光9T：o104x10=2.95mA)(2 -1 F10 p = p max时,变送器的输出为,(1.785-1F104 “ F 八I max =,、4 x10 = 7.85(mA)(21 Mo4这时p由p min变到p 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1X 104Pa,根据hPg 二1"0Pa) 以水的密度P =1000kg/m'代入，得V104h=3-1.02m)1 沢 103

10、 沢 9.814. 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的浮筒， 在液面变动 时其浮力会产生相应的

11、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 变得模糊。 大型容器中常会有各处液体的温度、 密度和粘度等物理量