罗物位检测及仪表分析

1、物位检物位检测仪表测仪表3第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表如：合成氨铜洗塔测量物位的仪表叫做物位计。按其工作原理不测量物位的仪表叫做物位计。按其工作原理不 同可分为同可分为直读式物位仪表直读式物位仪表 浮力式物位仪表浮力式物位仪表静压式物位仪表静压式物位仪表 电磁式物位仪表电磁式物位仪表 核辐射式物位仪表核辐射式物位仪表 声波式物位仪表声波式物位仪表光学式物位仪表光学式物位仪表 直读式物位计主要直读式物位计主要是玻璃液位计，玻璃液是玻璃液位计，玻璃液位计是按照位计是按照连通器液柱连通器液柱静压平衡静压平衡的原理工作的，的原理工作的，按结果可以分为按结果可以分为玻璃管玻璃管式式和和玻璃

2、板式玻璃板式两种。两种。一、直读式物位仪表一、直读式物位仪表二、浮力式物位仪表二、浮力式物位仪表 浮力式物位计利用漂浮在液面上的浮子（也称浮力式物位计利用漂浮在液面上的浮子（也称浮标）或浸沉于液体中的浮筒（也称沉筒）所受的浮标）或浸沉于液体中的浮筒（也称沉筒）所受的浮力随液位而变化来进行液位测量的。分为浮力随液位而变化来进行液位测量的。分为浮子式浮子式液位计液位计 、翻版式液位计翻版式液位计和和浮筒式液位计浮筒式液位计。浮球式液位计浮球式液位计浮筒液位计浮筒液位计浮球式水位控制器（内浮式）浮球式水位控制器（内浮式）调整箱组调整箱组件件浮筒浮筒浮球浮球连杆连杆非导非导磁管磁管下限下限水银水银开关

3、开关磁钢磁钢上限水上限水银开关银开关 翻版式液位翻版式液位计的翻版由极薄计的翻版由极薄的导磁金属制成，的导磁金属制成，两面涂以显著不两面涂以显著不同的颜色。当磁同的颜色。当磁性浮子随液面升性浮子随液面升降时，带动翻版降时，带动翻版绕小轴翻转。两绕小轴翻转。两种颜色的分界点种颜色的分界点即为液位。即为液位。翻版式液位计翻版式液位计翻板式液位计工作原理动画演示翻板式液位计工作原理动画演示浮筒式液位计的检测元件是浸浮筒式液位计的检测元件是浸没于液体中的浮筒（或沉筒）。没于液体中的浮筒（或沉筒）。浮筒所受浮力随液位发生变化。浮筒所受浮力随液位发生变化。此浮力变化再以力或位移变化的此浮力变化再以力或位移

4、变化的形式，带动电动或气动元件发出形式，带动电动或气动元件发出信号给显示仪表以显示液位，也信号给显示仪表以显示液位，也可以实现液位的报警和调节。可以实现液位的报警和调节。 3浮筒式液位计浮筒式液位计 将一质量为将一质量为m的浮筒悬挂在弹的浮筒悬挂在弹簧上，弹簧的下端被固定，当簧上，弹簧的下端被固定，当测量桶内无水时，浮筒的重力测量桶内无水时，浮筒的重力与弹簧力达到平衡时，有：与弹簧力达到平衡时，有：0Cxmg 当测量筒内有一定高度的液位当测量筒内有一定高度的液位H时，浮筒受到液体的浮力上时，浮筒受到液体的浮力上浮，浮，xhH)(0 xxCghAmg根据力平衡：根据力平衡：一般一般 xhhH 即

5、即xgACH从而被测液位从而被测液位H可表示为可表示为即弹簧的位移量与液位成正比。即弹簧的位移量与液位成正比。弹簧的顶端连接有一铁芯，铁芯弹簧的顶端连接有一铁芯，铁芯随着弹簧的位移在差动变压器内随着弹簧的位移在差动变压器内上下移动输出位移信号。上下移动输出位移信号。)(0 xxCghAmg三三 、差压式物液位变送器、差压式物液位变送器静压法测量原理静压法测量原理0PPgh0PPPghhphg若液位的高度为若液位的高度为h，则液则液体底部的压力为：体底部的压力为：1、开口容器的液位测量开口容器的液位测量2、密闭容器的液位测量密闭容器的液位测量v抵消了容器上部压力变抵消了容器上部压力变化对测量的影

6、响。化对测量的影响。H1gpP1pP HgPPP安装方式安装方式:导压管、法兰式。导压管、法兰式。003、法兰式压力变送器测量液位、法兰式压力变送器测量液位 用于粘度大、有沉淀、易结晶、易凝固或具有腐用于粘度大、有沉淀、易结晶、易凝固或具有腐蚀性的介质，为防止导压管堵塞或腐蚀仪表，采用法蚀性的介质，为防止导压管堵塞或腐蚀仪表，采用法兰式压力变送器。兰式压力变送器。什么是零点迁移什么是零点迁移1无迁移：无迁移：PgH2有迁移有迁移形成原因：加隔离罐或采用法兰式测压差。形成原因：加隔离罐或采用法兰式测压差。1121PPgHgh正压室：正压室：221ghPP负压室：负压室：1221()PgHg hh

7、差压：差压：无迁移无迁移PgH负迁移负迁移1221()PgHg hhH=0H=0时时，P=0P=0，变送器的输出，变送器的输出I=4mAI=4mA；H=H=HmaxHmax时，时，P =P =PmaxPmax, ,变送器的输出变送器的输出I=20mA.I=20mA.H=0H=0时时，P0P0，变送器的输出，变送器的输出I4mAI4mA；H=H=HmaxHmax时，时，PPPmaxPmax, ,变送器的输出变送器的输出I20mA.I20mA.PagH3528038 . 912001PagH3528038 . 912001例如：已知例如：已知 求量程和迁移量？求量程和迁移量？31/1200mkg3

8、2/950mkgmh0 . 11mh0 . 52m0 . 30mL液位高度变化形成的差压值液位高度变化形成的差压值为为所以可选择差压变送器量程为所以可选择差压变送器量程为40kPa当当H=0时，时，212()(5 1) 950 9.837240PhhgPa所以负迁移量为所以负迁移量为37.240kPa，即将差压变送器的零点调为即将差压变送器的零点调为-37.240kPa。)(hHgPgh正迁移量为正迁移量为3正迁移正迁移：变送器位置低于液面基准面。：变送器位置低于液面基准面。1.1.某贮罐内的压力变化范围为某贮罐内的压力变化范围为1215MPa，要求远传显，要求远传显示，试选择一台示，试选择一

9、台DDZ-型压力变送器型压力变送器 ( (包括准确度等包括准确度等级和量程级和量程) )。如果压力由。如果压力由12MPa变化到变化到15MPa，问这时，问这时压力变送器的输出变化了多少压力变送器的输出变化了多少? ?如果附加迁移机构如果附加迁移机构, ,问是问是否可以提高仪表的准确度和灵敏度否可以提高仪表的准确度和灵敏度? ?迁移为迁移为7MPa7MPa。（。（如果已知某厂生产的 DDZ-型压力变送器的规格有：010，18，25，60，100 （MPa）精度等级均为0.5级。输出信号范围为010mA）。 29MPa253515 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

10、压力变送器的测量上限为 MPa125.0%5.025 若选择测量范围为025MPa、准确度等级为0.5级,这时允许的最大绝对误差为mA8 . 4102512 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31mA6102515压力为15MPa时，输出电流信号为 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

11、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)。 32mA78. 210725712 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18MPa。那么此时变送器的实际测量范围为725MPa，即输入压力为7MPa时，输出电流为0mA；输入压力为25MPa时，输出电流为10mA。这时如果输入压力为12MPa，则输出电流为 mA44. 410725715输入压力为15MPa时,输出电流为34 由此可知，当输入压力由12MPa变化到15MPa时，输出电流变化了1.67mA，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

12、允许绝对误差为(25-7)0.5% = 0.09MPa，所以，由于加了迁移机构，使仪表的测量误差减少了。 35法兰式差压变送器测液位36例例2.2.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位, ,如图如图4-154-15所示。已知被测液位的变化范围为所示。已知被测液位的变化范围为0 03m,3m,被测介质密度被测介质密度=900kg/m=900kg/m3 3 , ,毛细管内工作介质密度毛细管内工作介质密度0 0=950kg/m=950kg/m3 3。变送器的。变送器的安装尺寸为安装尺寸为 h h1 1=1m, h=1m, h2 2=4m=4m。求变送器的测

13、量范围。求变送器的测量范围, ,并判断零点并判断零点迁移方向迁移方向, ,计算迁移量计算迁移量, ,当法兰式差压变送器的安装位置升高或当法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时降低时, ,问对测量有何影响问对测量有何影响? ? PagHp2648781.99003max解：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 37上述计算结果pmax为26.487kPa,经过圆整后,测量范围可选030kPa。 ghgHpp0101 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 ghhpp01202负压室所受的压力p2为38因此，差压变送器

14、所受的压差为ghgHppp0221 由上式可知,该差压变送器应进行负迁移,其迁移量为 h20g。 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。39dDL112ln()LCD d2DdLH1 dDL1212 ()ln()HCKHD d 2DdLH11金属电极棒；2容器壁图3-45 料位检测 用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间磨损较大，容易“滞留”，可用电极棒及容器壁组成电容器的两极来测量非导电固体料位。dDHCXln20电容量变化与料位升降的关系为电容量变化与料位升降的关系为181-电阻棒；电阻棒；2-绝缘套；绝缘套；3-测量电桥测量电桥

15、 2、电阻式液位计（、电阻式液位计（电极式液位计）电极式液位计） 该传感器的材料、结构与尺寸确定后，该传感器的材料、结构与尺寸确定后，K1、K2均为常数，电阻大小与液位高度成正比。电均为常数，电阻大小与液位高度成正比。电阻的测量可用图中的电桥电路完成。阻的测量可用图中的电桥电路完成。 hKKhAHAhHAR212223、电阻式料位计、电阻式料位计 电极接触式料位计电极接触式料位计 1-绝缘套；绝缘套； 2、3、4=电极电极 5-信号器；信号器； 6-金属容器壁金属容器壁六、核辐射式物位仪表六、核辐射式物位仪表 八、光学式物位计八、光学式物位计 激光物位计激光物位计 激光式液位检测仪由激光发射器、接收器及测量激光式液位检测仪由激光发射器、接收器及测量控制电路组成。工作方式有反射式和遮断式，在液位控制电路组成。工作方式有反射式和遮断式，在液位测量中两种方式都可使用，但一般只用作定点检测控测量中两种方式都可使用，但一般只用作定点检测控制，不易进行连续测量。制，不易进行连续测量。 反射式激光液位检测原理图反射式激光液位检测原理图1-激光发射器；激光发射器； 2-上液位接收器；上液位接收器； 3-下液位接收器下液位接收器 九、重锤探测式料位计九、重锤探测式料位计 重锤连在与电机相连的鼓重锤连在与电机相连的鼓轮上，电机发讯使重锤在执行轮上，电机发讯使重锤在执行机构控制下