化工仪表第四章物位

化工仪表第四章物位第1页，共19页，2023年，2月20日，星期一物位检测方法应用浮力原理检测物位应用静压原理检测物位应用超声波反射检测物位电磁检测核辐射检测光学检测物位检测仪表超声波物位计本章主要内容第2页，共19页，2023年，2月20日，星期一物位-----指容器中的液体介质的液位、固体的料位或颗粒物的料位和两种不同液体介质分界面的总称

液位――容器中的液体介质的高低料位――容器中固体或颗粒状物质的堆积高度

物位检测的作用

①确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算；②为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内；③对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。

物位的基本概念第3页，共19页，2023年，2月20日，星期一物位检测方法应用浮力原理检测物位应用静压原理检测物位应用超声波反射检测物位电磁检测核辐射检测光学检测第4页，共19页，2023年，2月20日，星期一应用浮力原理检测物位利用漂浮于液面上的浮标或浸没于液体中的浮筒对液位进行测量的。当液位变化时，前者产生相应的位移，而所受到的浮力维持不变，后者则发生浮力的变化。因此，只要检测出浮标的位移或浮筒所受到的浮力的变化，就可以知道液位的高低。

恒浮力法液位测量示意图

测量原理第5页，共19页，2023年，2月20日，星期一应用静压原理检测物位压力表测量液位原理

通过液柱静压的方法对液位进行测量的。敞口容器：多用直接测量容器底部压力的方法。如图所示，测压仪表通过导压管与容器底部相连，由测压仪表的压力指示值，便可推知液位的高度。

其关系为式中

P—测压仪表指示值H—液位的高度ρ—液体的密度g—重力加速度

式中PA、PB——分别是液面上部介质压力和液面以下H深度的液体压力。密闭容器：测量容器底部压力，除与液面高度有关外，还与液面上部介质压力有关，其关系为第6页，共19页，2023年，2月20日，星期一差压变送器测量液位时的零点迁移问题（重点）安装位置条件不同存在着仪表零点迁移问题特征：差压变送器的正压室取压口正好与容器的最低液位（Hmin=0）处于同一水平位置。作用于变送器正、负压室的差压ΔP与液位高度H的关系为ΔP=Hρg。当H=0时，正负压室的差压ΔP=0，变送器输出信号为4mA当H=Hmax时，差压ΔPmax=ρgHmax，变送器的输出信号为20mA，无迁移第7页，共19页，2023年，2月20日，星期一负迁移

差压变送器的正、负压室的压力分别为

正、负压室的压差为当被测液位H=0时，ΔP=-（h2-h1）ρ2g<0，使变送器在H=0时输出电流小于4mA；H=Hmax时，输出电流小于20mAΔP=Hρg第8页，共19页，2023年，2月20日，星期一正迁移

变送器的安装位置与容器的最低液位（H=0）不在同一水平位置

正、负压室的压力分别为正、负压室的压差为

当被测液位H=0时，ΔP=h1ρg>0，从而使变送器在H=0时输出电流大于4mA；H=Hmax时，输出电流大于20mA。第9页，共19页，2023年，2月20日，星期一应用静压原理检测物位（a）无迁移

（b）负迁移

（c）正迁移0500042020007000ΔP(Pa)-20003000I0(mA)某压力变送器的测量范围：0~5000Pa，固定差压=2000Pa第10页，共19页，2023年，2月20日，星期一第三节其他物位计一、电容式物位计二、核辐射物位计三、雷达式液位计四、称重式液罐计量仪第11页，共19页，2023年，2月20日，星期一一、电容式物位计测量原理当D和d一定时，电容量C的大小与极板的长度L和介质的介电系数e的乘积成比例。这样，将电容传感器(探头)插入被测物料中，电极浸入物料中的深度随物位高低变化，必然引起其电容量的变化，从而可检测出物位。第12页，共19页，2023年，2月20日，星期一液位的检测零点的电容为当液位上升为H时，电容量变为电容量的变化为第13页，共19页，2023年，2月20日，星期一料位的检测电容法可以测量固体块状、颗粒体及粉料的料位电容量变化与料位升降的关系为第14页，共19页，2023年，2月20日，星期一核辐射物位计入射强度为Io的放射源，随介质厚度而呈指数规律衰减适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态的介质的物位测量，还可以测量高温融熔金属的液位第15页，共19页，2023年，2月20日，星期一雷达式液位计H=L—H0

H=L-ct/2只要测得时间t，就可以计算出液位的高度H。雷达探测器对时间的测量有微波脉冲法及连续波调频法两种方式第16页，共19页，2023年，2月20日，星期一脉冲发生器生成一系列脉冲信号，由发送器送至天线发出，到达液面并由液面反射后由接收器接收。计时器收到由脉冲发生器和由信号接收器来的脉冲信号后，要直接计算它们的时间差往往达不到所要求的精确程度。微波脉冲法通常采用合成脉冲波的方法，即先对发射波和反射波进行合成，得到合成脉冲雷达波，然后通过测量发射波和反射波的频率差，来间接计算脉冲波的往返时间t，这样就可以计算出被测的液位高度H。第17页，共19页，2023年，2月20日，星期一称重式液罐计量仪称重仪是根据天平原理设计的杠杆平衡时，有(p2—p1)A1L1=MgL2

(p2—p1)=Hρg式中L2=KiM0

第18页，共19页，2023年，2月20日，星期一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0～3m，被测介质密度ρ=900kg/