物位的测量学习教案

1、会计学1物位的测量物位的测量(cling)第一页，共56页。二、物位测量二、物位测量(cling)的工艺特点和的工艺特点和主要问题主要问题1.液位测量的工艺特点液位测量的工艺特点 液面是一个液面是一个(y )规则的表面，但当物料流规则的表面，但当物料流进、流出时，会有波浪，或者在生产过程中出现进、流出时，会有波浪，或者在生产过程中出现沸腾或起泡沫的现象。沸腾或起泡沫的现象。大型容器中常会出现液体各处温度、密度和粘大型容器中常会出现液体各处温度、密度和粘度等物理量不均匀的现象。度等物理量不均匀的现象。容器中常会有高温、高压，或液体粘度很大，容器中常会有高温、高压，或液体粘度很大，或含有大量杂质、

2、悬浮物等。或含有大量杂质、悬浮物等。第2页/共56页第二页，共56页。第3页/共56页第三页，共56页。三、物位检测仪表的分类三、物位检测仪表的分类被测对象、检测条件或环境各不相同，故方法很多，被测对象、检测条件或环境各不相同，故方法很多，以满足不同的需要以满足不同的需要按测量方式：连续测量按测量方式：连续测量 和和 定点测量（物位开关）定点测量（物位开关）按工作原理：按工作原理：直读式直读式 采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器中的物位高度。主要用于液位检测和压力较低的场器中的物位高度。主要用于液位检测和压力较低的场合合静压式静压式 基于基于(jy)

3、静力学原理静力学原理 液位，有压力式、吹气液位，有压力式、吹气式和差压式式和差压式浮力式浮力式 基于基于(jy)阿基米德定律阿基米德定律 液位，有浮筒式和浮液位，有浮筒式和浮子式液位计子式液位计机械式机械式 通过机械力测量通过机械力测量 有重锤式、音叉式有重锤式、音叉式电气式电气式 通过敏感元件通过敏感元件其他方法其他方法 如声学式、射线式、光纤式等如声学式、射线式、光纤式等第4页/共56页第四页，共56页。直读式液位计是一种简单而常用的液位测量仪表。其中最简单的就是直接(zhji)用直尺插入介质中来测量液位，另外就是用玻璃液位计进行测量。第5页/共56页第五页，共56页。7.2 直读式液位计

4、 玻璃液位计的工作原理：按照玻璃液位计的工作原理：按照连通器液柱静压平衡的原理工作的连通器液柱静压平衡的原理工作的。 优点优点(yudin)：结构简单：结构简单、价格便宜，一般用在温度及压力、价格便宜，一般用在温度及压力不太高的场合就地指示液位的高低不太高的场合就地指示液位的高低。 缺点：不能测量深色或粘稠的介质缺点：不能测量深色或粘稠的介质(jizh)的的液位，另外玻璃易碎，且信号不能远传和自动记录液位，另外玻璃易碎，且信号不能远传和自动记录。第6页/共56页第六页，共56页。当用玻璃液位计进行精确测量时应注意：当用玻璃液位计进行精确测量时应注意： 应使容器和仪器中的介质具有相同的温度，以免

5、因密度应使容器和仪器中的介质具有相同的温度，以免因密度不同而引起示值误差。不同而引起示值误差。 玻璃液位计管径不宜太小，以免因毛细现象而引起示值玻璃液位计管径不宜太小，以免因毛细现象而引起示值误差。误差。 应尽量减小连通管上的流动阻力，以减小液位快速变化应尽量减小连通管上的流动阻力，以减小液位快速变化时产生的动态误差。时产生的动态误差。 为了改善仪表的动态性能，也不能把连通管上的阀门省为了改善仪表的动态性能，也不能把连通管上的阀门省掉。当玻璃管一旦发生损坏时，可利用掉。当玻璃管一旦发生损坏时，可利用(lyng)连通管上连通管上的阀门进行切断，以免事故扩大。的阀门进行切断，以免事故扩大。第7页/

6、共56页第七页，共56页。如图所示，根据流体静力学原理(yunl)可得A、B两点之间的压力差为ppBpAgH 静压式液位计是根据液柱静压与液柱高度(god)成正比的原理来实现的。取压点（零液位）取压点（零液位）第8页/共56页第八页，共56页。7.3.1 压力计式液位计压力计式液位计是根据测压仪表测量压力计式液位计是根据测压仪表测量(cling)液液位的原理制成的，用来测量位的原理制成的，用来测量(cling)敞口容器中的液敞口容器中的液位高度。位高度。测压仪表测压仪表(ybio)导压管导压管第9页/共56页第九页，共56页。压力计式液位计的特点： 优点：比较简单，而且测量范围不受限制，信号可

7、以远传。 缺点：精度受到压力表精度的限制，而且只适用于敞口容器的测量，当液体密度发生变化时，会引入一定(ydng)的误差。 如果被测介质具有腐蚀性，应在仪表与被测液体之间加装隔离罐。但是应注意隔离液与被测液体之间不能发生互溶现象。第10页/共56页第十页，共56页。7.3.2 差压式液位计为消除密闭容器中气相压力(yl)的影响，需采用差压式液位计。第11页/共56页第十一页，共56页。7.3.3 法兰式压力(yl)变送器的应用法 兰第12页/共56页第十二页，共56页。7.3.3 法兰式压力(yl)变送器的应用平法兰测量(cling)头插入式法兰测量(cling)头毛细管变送器第13页/共56

8、页第十三页，共56页。法兰式差压变送器适宜于：法兰式差压变送器适宜于： 测量腐蚀性、结晶性、粘稠性和含有悬浮物的液体的液测量腐蚀性、结晶性、粘稠性和含有悬浮物的液体的液位和界位测量。位和界位测量。法兰式差压变送器缺点：法兰式差压变送器缺点：比普通比普通(ptng)的差压变送器贵，而且有的毛细管内的充灌液的差压变送器贵，而且有的毛细管内的充灌液很容易渗漏掉。很容易渗漏掉。反应比普通反应比普通(ptng)的差压变送器迟缓，特别是天冷的时候，的差压变送器迟缓，特别是天冷的时候，仪表的灵敏度更低。仪表的灵敏度更低。法兰式液位计的测量范围还受毛细管长度的限制。法兰式液位计的测量范围还受毛细管长度的限制。

9、第14页/共56页第十四页，共56页。7.3.4 静压式液位计的零点(ln din)迁移 无论是压力(yl)检测法还是差压检测法都要求取压口（零液位）与压力(yl)（差压）检测仪表的入口在同一水平高度上，否则就会产生附加静压误差。 1.无迁移 无迁移液位测量系统1容器 2变送器 3液位零面第15页/共56页第十五页，共56页。差压变送器在液位基准面下方(xi fn)h处，这时，作用在差压变送器正、负压室的压力分别为 p1g(H+h)+ p0 p2p0差压变送器的差压输入为pp1p2g(H+h) H=0时， p= gh0 2.正迁移(qiny)第16页/共56页第十六页，共56页。 3.负迁移

10、如图所示的液位测量(cling)系统，气相导压管中充满的不是气体而是冷凝水（其密度与容器中的水的密度近似相等）。p p1p2g(HH0) H=0时， p= g H00第17页/共56页第十七页，共56页。7.3.5 静压式液位计的特点(tdin) 差压式仪表的性能稳定、精度高，是应用最广泛的一种仪表。利用差压式仪表的性能稳定、精度高，是应用最广泛的一种仪表。利用差压式液位计测量液位具有如下差压式液位计测量液位具有如下(rxi)特点：特点：检测元件不占容器空间，而只需在容器侧壁上开两个引压孔。检测元件不占容器空间，而只需在容器侧壁上开两个引压孔。检测元件无可动部件，安装方便，使用可靠。检测元件无

11、可动部件，安装方便，使用可靠。采用法兰式结构还可以解决黏度大、易结晶、有悬浮物的介质液位采用法兰式结构还可以解决黏度大、易结晶、有悬浮物的介质液位的测量。的测量。在冬季使用时，须采用保温措施，以防止隔离罐、导压管及仪表内在冬季使用时，须采用保温措施，以防止隔离罐、导压管及仪表内的液体冻结，影响正常的测量。的液体冻结，影响正常的测量。第18页/共56页第十八页，共56页。7.4 浮力浮力(fl)式液位式液位计计 工作原理：基于液体浮力原理而工作的。 浮力式液位计分为浮子式和浮筒式液位计两种。 优点：不容易受到外界环境的影响；浮子或浮筒直接受浮力推动，比较直观、可靠，结构简单、维修方便等。 缺点：

12、由于具有(jyu)可动部件，故容易受摩擦而影响它的灵敏度和增大误差，而且可动部件易被污垢、锈蚀卡死而影响可靠性。另外，由于浮筒或浮子要垂直或横伸于容器中，故所占空间较大。第19页/共56页第十九页，共56页。7.4.1 浮子(f zi)式液位计浮子式液位计中的浮子始终浮子式液位计中的浮子始终(shzhng)漂浮在液面上，其所漂浮在液面上，其所受浮力为恒定值。受浮力为恒定值。 第20页/共56页第二十页，共56页。GG平衡重物的重平衡重物的重力力图图1 1 恒浮力恒浮力(fl)(fl)液位测量原理图液位测量原理图1.钢丝绳（或钢带）式浮子钢丝绳（或钢带）式浮子(f zi)液位计液位计GFW第21

13、页/共56页第二十一页，共56页。密闭容器(rngq)中用浮子液位计测量液位示意图：磁铁(cti)铁心(ti xn)第22页/共56页第二十二页，共56页。 杠杆浮球式液位计分为内浮式和外浮式。使用时若有沉淀物或凝结物附在浮球上，要重新调整平衡锤的位置，校正零位。这类仪表变化灵活，容易适应介质的温度、压力、粘度等条件。但受机械(jxi)杠杆长度的限制，测量范围较小。2.杠杆杠杆(gnggn)浮球式液位计浮球式液位计第23页/共56页第二十三页，共56页。 翻板由极薄的导磁金属制成，每片宽10mm，垂直排列，并各自能绕框架上的小轴旋转(xunzhun)。翻板的一面涂有红漆，另一面涂银灰漆。 3.

14、翻板式翻板式(bnsh)液位计液位计第24页/共56页第二十四页，共56页。翻板式液位计工作翻板式液位计工作(gngzu)原原理动画演示理动画演示第25页/共56页第二十五页，共56页。7.4.2 浮筒(ftng)式液位计 浮筒式液位计的检测元件是浸没于液体中的浮筒。浮筒所受浮力随位移发生变化。 这种液位计主要由变送器和显示仪表两部分组成。浮筒的长度(chngd)就是仪表的量程，一般为3002000mm。第26页/共56页第二十六页，共56页。1.带有差动变压器的浮筒带有差动变压器的浮筒(ftng)式液位计式液位计 gHAGCx第27页/共56页第二十七页，共56页。)()(xHHgAGxxC

15、xgACH)1(第28页/共56页第二十八页，共56页。 2.浮筒式液位计的校验 （1）挂重法（又称干法(n f)） 挂重法校验浮筒式液位计，是将浮筒取下后，加上与各校验点对应的某一砝码重力来校验的。)(44)(421221222HgHgLDgHDgHLDF时，当21gHDFH124第29页/共56页第二十九页，共56页。例例7-1 设一浮筒式液位计中浮筒的重力设一浮筒式液位计中浮筒的重力G114.41N，挂链重，挂链重力力G20.46N，浮筒的外径，浮筒的外径(wi jn)D13mm，浮筒的长，浮筒的长度度L4600mm，液相介质的密度，液相介质的密度1= 0.85g/cm3，气相介质，气相

16、介质的密度的密度2= 0.00165g/cm3，用挂重法校验时所用托盘重力，用挂重法校验时所用托盘重力G32.59N，现求：当校验点为全量程的现求：当校验点为全量程的0%、50%、100%时，应分别时，应分别加多重的砝码？加多重的砝码？解：解：当液位为50%时，浮筒所受浮力F50为NgHDF54. 23 . 28 . 91085. 0410134362150250所以，应加砝码重力为W50G1G2G3F5014.410.462.542.599.74N第30页/共56页第三十页，共56页。 这是现场常用的方法。当被测介质是水时，可直接用水校验，若不是水，也可通过换算用水代校。浮筒的指示重力（即浮

17、筒重力与所受浮力的差值） 相同，指示值相同。 用水代校时浮筒应被水浸没的相应(xingyng)长度为xxll水水在校验(xio yn)满量程时，浮筒应被水浸没的长度为Ll水水x第31页/共56页第三十一页，共56页。例例7-2 已知浮筒的长度为已知浮筒的长度为300mm，水的密度为，水的密度为1.0 g/cm3，被测液体，被测液体(yt)的密度为的密度为0.82 g/cm3，如何，如何用水校法进行校验？用水校法进行校验？解解：用水代校时，浮筒应被水浸没的最大长度为mmLl2463000 . 182. 0 x水水校验时再将246分为五等分，调整液位计使相应输出为全量程的20%、40%、60%、8

18、0%、100%即可。第32页/共56页第三十二页，共56页。 适用范围： 适用于测量范围在200mm以内，密度在0.51.5g/cm3的液体液面连续测量 测量范围在1200mm以内，密度差为0.10.5g/cm3的液体界面的连续测量。 真空对象、易汽化(qhu)的液体宜选用浮筒式仪表。第33页/共56页第三十三页，共56页。 电容物位计：将物位的变化转换成电容量的变化来进行物位测量的仪表。 组成：传感器、电容检测两大部分。 电容式物位计适用于各种导电、非导电液体的液位或粉状料位的远距离连续(linx)测量和指示。第34页/共56页第三十四页，共56页。电容器 任何两种导电材料做成的平行(png

19、xng)平板、同轴圆筒等，中间隔以不导电的介质，就组成了电容器。 由同轴圆筒电极组成的电容器的电容量为：dDLCln2电容式物位计视用途不同(b tn)，归纳起来可以分为导电液体、非导电液体和固体物料三种。第35页/共56页第三十五页，共56页。7.5.1 导电介质用电容式物位计HKdDHCi/ln2D与d的值越接近(jijn)，则仪表的灵敏度越高。 第36页/共56页第三十六页，共56页。7.5.2 非导电介质用电容式物位计HKdDHCCCi00)/ln()( 2第37页/共56页第三十七页，共56页。7.5.3 固体(gt)物料用电容式物位计如果容器为圆筒形，电容(dinrng)变化量为H

20、KdDHCCCi00)/ln()(2第38页/共56页第三十八页，共56页。导电式液位计在日常工作(gngzu)和生活中应用很广泛，它在抽水及储水设备、工业水箱及汽车水箱等方面均被采用。第39页/共56页第三十九页，共56页。的测量。第40页/共56页第四十页，共56页。7.7.1 超声波的特性(txng)纵波：质点振动方向与传播方向一致的波。它能在固体纵波：质点振动方向与传播方向一致的波。它能在固体(gt)、液体和气体中传播。、液体和气体中传播。横波：质点振动方向与传播方向相垂直的波。它只能在固体横波：质点振动方向与传播方向相垂直的波。它只能在固体(gt)中传播。中传播。表面波：质点的振动介

21、于纵波和横波之间，沿着表面传播，振表面波：质点的振动介于纵波和横波之间，沿着表面传播，振幅随着深度的增加而迅速衰减。它只能在固体幅随着深度的增加而迅速衰减。它只能在固体(gt)的表面传播。的表面传播。 1. 超声波的分类(fn li)第41页/共56页第四十一页，共56页。 超声波可以在气体、液体及固体(gt)中传播，传播速度取决于介质的弹性常数及介质的密度，而且还与介质所处的状态有关。 例如在常温下空气中的声速约为334m/s，在水中的声速约为1440m/s，在钢铁中的声速约为5000m/s。声波在介质声波在介质(jizh)中传播时会被吸收而衰减，气体吸中传播时会被吸收而衰减，气体吸收最强而

22、衰减最大，液体其次，固体吸收最小而衰减收最强而衰减最大，液体其次，固体吸收最小而衰减最小。最小。2. 超声波的传播速度超声波的传播速度第42页/共56页第四十二页，共56页。7.7.2 超声波物位计的特点(tdin)及其分类 1.定点式超声波物位计 常用的定点式超声波物位计有声阻尼(zn)式、液介穿透式和气介穿透式三种。 超声换能器控制器检测(jin c)探头第43页/共56页第四十三页，共56页。原理：以被测介质为导声介质，利用(lyng)回声测距的方法来测量液面高度。超声换能器优点：适用于测量如油罐、液化石油气罐之类容器中液体的液位，安装使用方便、可多点检测、精确度高。缺点(qudin)：当被测介质温度、成分经常变动时，由于声速随之变化，测量误差较大。第44页/共56页第四十四页，共56页。22)(112121vtvtthh （2）超声波界位计）超声波