液位的测量与变送

LF13-1“全民开讲”系列之液位的测量变送

液位的测量与变送简介

主讲：马晨强液位检测仪表

在工业生产过程中，常遇到大量的液体物料和固体物料。他们占有一定的体积，堆成一定的高度。把生产过程中罐、塔、槽等容器中存放的液体表面位置称为液位；把料斗、堆场仓库等储存的固体块、颗粒、粉料等的堆积高度和表面位置称为料位；两种互不相溶的物质的界面位置叫做界位。液位、料位以及相界面总称为物位。对物位进行测量的仪表被称为物位检测仪表。测量液位的仪表：1:玻璃管（板）式2:静压式（压力式、差压式）3:称重式、浮力式（浮筒、浮球、浮标）4:电容式、电感式、电阻式5:超声波式、放射性式、激光式及微波式等

1:直接测量法直接测量是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过标尺读出液位高度。下图所示的是玻璃管液位计。2压力法测液位

压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成正比，因此通过测容器中液体的压力即可测算出液位高度。

下图为用于测量开口容器液位高度的三种压力式液位计。

(a)压力表式液位计(b)法兰式液位变送器(c)吹气式液位计

对于密闭容器中的液位测量，可用差压法进行测量，它可在测量过程中消除液面上部气压及气压波动对示值的影响，下图示出差压式液位计测量原理。

对于具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大、易凝固的介质

引压导管易被腐蚀或堵塞，影响测量精度，应用法兰式压力（差压）变送器。敏感元件为金属膜盒，它直接与被测介质接触，省去引压导管，从而克服导管的腐蚀和阻塞问题。膜盒经毛细管与变送器的测量室相通，它们所组成的密闭系统内充以硅油，作为传压介质。为了毛细管经久耐用，其外部均套有金属蛇皮保护管。法兰祥式压残力（渠差压稍）变代送器量程概迁移无论煤是压格力检皮测法锁还是姓差压夺法，秩均要睁求零照液位丧与检怖测仪朋表在腰同一鼻水平毙高度射，否迈则会职产生剃附加火静压难误差砖。处理梯方法对压城力变慎送器号进行煌零点佳调整枕，使扇在只莫受附页加静圈压力底时输将出为聋“零和”。Hh量程里迁移量程陷迁移无迁员移负迁狐移正迁暗移无迁夏移保证固正压律室与译零液济位等极高当H为零游时，朋差压较输出宗为零昂。差压乐变送王器的配作用帐是将赠输入布的差冻压信绵号转量化为植统一厅的标喇准信派号输进出。负迁灰移形成升原因阻：加魔隔离订罐或城采用药法兰站式测玩压差附。正压浇室：负压划室：差压睛：当H=欢0时，驳差压痰的输放出并醋不为吧零，供而是-B。为燥使H=挨0时，阅差变圆的输客出为4m透A，就过要消研除-B的影景响。打称之福为量站程迁驳移。干由于魄要迁醋移的回时为卸负值驰，所腊以称旁为负意迁移扰。正迁宜移正压低室：负压起室：压差姓：当H=坛0时，霜差压海输出暑并不锯为零学，其梢值为其迁胁移量浊为正疮值，拘所以查称为胖正迁客移。综上伶所述芒：正读负迁姐移的去实质锤是改改变变全送器默的零慈点，旅同时紧改变执量程亩的上骆下限踩，而兴量程睛范围什不变缩慧。3:浮力让法恒浮席力式秃检测律的基燃本原地理是眯通过勺测量殃漂浮沫于被齐测液无面上叙的浮皱子（展也称翻浮标栽）随坦液面喂变化播而产凯生的普位移逝。变浮栗力式冒检测录是利磨用沉退浸在垦被测胡液体暖中的给浮筒轿（也戒称沉绩筒）俭所受能的浮冶力与给液面钥位置坐的关源系检斥测液陵位胳。浮力懂式液恒位检蝴测分杠为恒栋浮力寨式检晚测与传变浮壁力式堆检测撑。钢带钉浮子纱式液剪位计右图侧为直殿读式帖钢带火浮子涨式液无位计尊，这鞠是一乘种最崭简单今的液梦位计智，一普般只互能就竖地显犬示。浮球芝液位鞠计电动愿浮球投液位喇变送橡器的厘测量孔部分叨由浮痒球与距平衡少杆和谋平衡开锤组能成力捷矩平顾衡机月构，冷因此齿浮球议可以乳自由值地随营液位兔的变巾化而灿升降沟。当只液位肢改变季时，币浮球喇的位慰置发基生相右应的怜变化昼，通弟过球殖杆带诸动主算轴转齿动，笼表头周内角沫位移死传感娃器与河主轴运通过法齿轮暗啮合明，将异液位脑的变棵化转稳换成芳相应童的电雄信号磁浮受子液费位计磁性朱浮子吉、浮役球式跪液位损计主汗要由孙本体编部分膀、就品地指粘示器济、远群传变赏送器卖以及蒜上、手下限裕液位俘报警武器等壳几部委分组畏成。丧磁性太浮子炒式液姓位计坝通过会与工主艺容牲器相血连的宣筒体盈内浮系子随刺液面傅（或按界面检）的并上下士移动爬，由茫浮子丙内的遍磁钢闲利用租磁耦笨合原族理驱旧动磁桂性翻恒板指抽示器敬，用祥红蓝棋两色阅（液稳红气编蓝）旬明显弹直观糕地指授示出普工艺赢容器壶内的颤液位肯或界疯位。浮筒火式液喝位计浮筒宫式液厦位计哑属于微变浮演力液郊位计净，当登被测萝液面剑位置哗变化贸时，葬浮筒乌浸没糟体积应变化梅，所浅受浮鸽力也欧变化纱，通众过测逆量浮喷力变馆化确吉定出鱼液位书的变觉化量估。图中尝：1-浮筒琴；2-弹簧穷；3-差动枯变压醋器。电动干浮筒裳液位灰计杠杆够的末歪端吊尽有内伟筒，校浮筒赖随介业质的谎浮力F1变化玻而升兔降，练这个黄浮力樱作用交在杠闻杆1上，栏使杠载杆系间统以鸭轴封已膜片燃为支皱点而故产生袄微小辽偏转练（轴接封膜幸片一图方面壁作为茧杠杆际的支移点，气另一椒方面吸起密老封作貌用）基。带勿动杠耗杆2转动城，添传感吉器将谦偏移雀量经桐信号页处理鸭及转娇换电舍路转孩换成4～20武mA标准抓信号照输出纲，即淡完成垮变换回过程刊。电学补法电学穴法按芒工作掘原理刘不同探又可冷分为舅电阻产式、汽电感貌式和棵电容佛式。用电浩学法根测量毒无摩笋擦件庙和可驴动部起件，贿信号拴转换差、传惊送方洲便，以便于地远传极，工慨作可绑靠，柿且输差出可更转换妙为统召一的阴电信胸号，杠与电碑动单朗元组郊合仪暂表配店合使光用，芳可方估便地脱实现逢液位厕的自到动检烤测和债自动忘控制捆。电阻刻式液做位计电阻筛式液牧位计获既可改进行饭定点申液位嗓控制幸，也猾可进询行连悼续测郑量。所谓泽定点耳控制巡寿是指牌液位笋上升脚或下新降到胞一定林位置耳时引病起电模路的挠接通沟或断饺开，滋引发降报警剧器报秘警。电阻轨式液宗位计姥的原强理是原基于捉液位差变化犯引起俯电极架间电字阻变顶化，馆由电浙阻变锤化反尸映液泰位情暂况。为用捕于连谋续测驻量的至电阻蝴式液偷位计蹲原理接图。宾图中愿：1-电阻汽棒；2-绝缘结套；3-测量弄电桥该液笑位计湿的两听根电蜜极是削由两红根材餐料、恼截面歌积相渡同的再具有嫌大电懒阻率句的电乐阻棒荷组成想，电巷阻棒刷两端戴固定户并与坡容器铜绝缘味。整馒个传爱感器抽电阻自为该传峰感器敬的材鄙料、阀结构闸与尺方寸确约定后滴，K1、K2均为贡常数肤，电锹阻大泥小与祝液位侨高度夹成正戚比。开电阻转的测魂量可形用图步中的猾电桥该电路娇完成迎。电感慢式液丝式位计电感茅式液判位计大利用维电磁产感应爬现象喂，液蠢位变家化引钱起线陆圈电定感变热化，小感应岭电流蜜也发龄生变绢化。电感灵式液巾位计悦既可水进行贩连续丘测量庙，也个可进播行液酷位定硬点控见制。电感哨式液尚位控蚊制器犯的原湿理图言。传狭感器男由不导允磁管倦子、导磁菠性浮催子及线圈组成冈。管突子与馅被测择容器饥相连味通，滤管子兼内的皱导磁浴性浮肯子浮纷在液欠面上霉，当旱液面轧高度扬变化允时，专浮子夫随着六移动绿。线的圈固染定在合液位吨上下弟限控铸制点埋，当带浮子禾随液淹面移私动到山控制欧位置志时，箱引起给线圈黄感应博电势晃变化卡，以萝此信巨号控章制继喇电器常动作吴，可茂实现折上、片下液矩位的觉报警寺与控恰制。龟图中会：1、3-上下拿限线置圈；2-浮子电容狼式液旗位计电容善式液狗位计精利用蛙液位雅高低青变化筛影响俩电容俱器电愈容量闭大小浪的原垃理进足行测层量。电容哨式液妙位计番的结厕构形泽式很参多，妻有平极悠板式、同心雅圆柱窜式等等织。它的驾适用挥范围帐非常帜广泛完，对雕介质愿本身塞性质毅的要娘求不盆象其支它方轻法那扒样严铸格，反对导电环介质和非导踏电介铃质都能任测量座，此控外还庆能测战量有备倾斜帅晃动揭及高填速运汽动的商容器研的液胡位。撒不仅键可作雅液位招控制孕器。植还能响用于凯连续都测量栏。(1螺)检测艳原理在液努位的乓连续蛮测量派中，苹多用熊同心膀圆柱五式电栽容器启，如墙右图旅所示偶。同困心圆跌柱式喜电容奴器的街电容否量：式中酬：D、d——外电珍极内俊径和握内电循极外授径(m像)；ε——极板趁间介劳质介住电常躁数(F诊/m是)；L——极板船相互逗重叠园的长嗓度(m崇)。液位防变化络引起阿等效怜介电恼常数衫变化修，从乞而使混电容祝器的蚂电容吗量变钉化，霜这就肚是电减容式叔液位惨计的烂检测圣原理两。图中戏：1-内电厌极；2-外电驰极消。热学余法在冶防金行德业中积常遇馅到高为温熔帅融金稿属液对位的随测量板。由肌于测览量条翁件的已特殊爬性，牛目前肌除使与用核制幅射颂法外援，还商常用粒热学方方法届进行苍检测独。它利然用了盏高温忆熔融剂液体滥本身既的特采性，够即在监空气出和高里温液念体的锄分界请面处换温度亡场出乞现突贪变的脂特点礼，用涛测量放温度务的方虚法间栏接获仪得高郑温金绸属熔析液液裳位。热学英法按究温度谋测量岂转换肾原理茶的不疼同，膊通常扑又分穿为热电谎法和热磁损感应犯法。热电桌法热电奔法采鲁用热叫电偶虑测量旧温度箭场，嫩右图部为热收电偶虚测量杰高温倒金属裹熔液遍液位狮原理信图。图中:a正-容器璃壁；b-凝固作金属享；c-钢水子；d-热电精偶。热电伯偶测拘量高猫温金属设熔液轿液位牌原理窃图在容衰器壁群上选泥定一催系列捐测量厘点，愉装上息热电凶偶，胃并将瞧各测换点上取热电级偶的孟输出矮记录云下来己，得班到如妈图所奴示的捧温度-电势卧分布题曲线行，曲尖线上虾反映督出第7个和娱第8个测亡点之晕间产阁生了坐温度庆突变席，因浪此液耀面就购在第7与第8测点讽之间龄。温度-电势贿分布食图热电惰偶测群液位沫只是旅一个抓较为筹粗略善的测堪量方盒法，尖精度宪一般蜡不高台；而且掀精度洁与热页电偶越分布鸭、安藏装情复况有届关。适当太减小赵各热列电偶梯的间体距、尾增加芦测量像点，密则可斧提高报金属清液位蚀测量塘分辨享力和激测量须精度跟。另外蚊，热辛电偶甘工作抢端与参容器咽的接催触点包要细芹而牢臣固，惰为此安可将涉热电煌偶丝炊焊在扣容器弦壁上融，由铁容器戚壁充素当热词电偶黎的另好一极妨。这种挑测量乏方法尚虽然霸精度关不高犁，但课很可晕靠；增在连堂铸机装结晶川过程湾等应贴用场慢合中誉，仍巾是一旧种很恒适用金的液河位检效测控位制方毙法洗。热磁份感应赵法热磁用感应订法也隙称热困磁敏拆法.前面热电激法测棕温元纯件为死一组赛耐高妄温热斩电偶，它返们把塔金属症熔液辟液面弹处温胞度场挑出现棵变化塌转换驼为电容势大牌小的泳变化纪；热磁惧感应偶法测走温元态件为蛾一组昼热敏翁磁性促元件，把牢金属释熔液尊液面亦处温歪度场务出现道变化碎转换犹为电狼抗（墙电感云）大巷小的悄变化罚。超声茫波法超声慨波液赞位计素利用傲波在侄介质延中的如传播速特性征。因此央，在专容器搜底部德或顶秃部安溜装超侍声波殖发射帆器和识接收藏器，白发射宫出的钉超声阶波在治相界音面被让反射哑。并范由接片收器哥接收棚，测军出超萌声波蚕从发茫射到帽接收哭的时遵间差愿，便按可测峡出液加位高矛低。超声联波液咱位计受按传屋声介箩质不讨同，候可分取为气介乡丰式、液介宇式和固介却式三种锦；按探阴头的施工作那方式心可分劲为自发循自收既的单狭探头糕方式和收发抛分开核的双屑探头蚂方式。相句互组音合可劣以得功到六苍种液有位计淋的方山案。(a命)气介笛式(b群)液介户式(c照)固介瓜式单探沃头超眯声波讽液位隔计由上青图看尘出，筑超声勉波传搂播距缠离为L，波亲的传堡播速侄度为C，传洒播时绕间为Δt，则诸：L是与倡液位嫩有关爸的量红，故太测出L便可窑知液寄位，L的测撕量一匀般是肝用接钟收到汇的信撞号触摔发门喇电路译对振惠荡器栏的脉渣冲进舟行计赵数来叶实现宝。单探淡头液督位计申使用明一个揪换能脂器，袭由控棒制电帽路控状制它迷分时搭交替通作发孤射器垄与接紫收器膜。双探描头式膊则使梯用两惭个换失能器召分别挤作发欣射器偿和接国收器煌，对舟于固纵介式赔，需谅要有亚两根聋金属判棒或谋金属塌管分亏别作猾发射嗓波与确接收纠波的骑传输剂管道却。导波讲雷达逐液位往计导波拖雷达洒液（线界）航位变掘送器腐运用纠了TD露R（时聚域反牵射原廉理）提技术讲，发娃射的傻电磁笔波脉加冲沿鼠着杆婶或缆摩传送勒当遇仪到比销先前尼传导胁介质云（空微气或巧蒸发里汽）缸介电类常数借大的郊介质私表面事时，冠脉冲悠波被析反射插回来毅。用参超高联速计乡丰来计浙算脉牧冲波视的传锤导时同间，屠从而楼达到锋精确溉的液撤位测必量。雷达造式液恼位计气示意脸图雷达帽波由虾天线挑发出浴到接锹收到讽由液稍面来廉的反波射波烘的时颜间t由下隐式确拨定由于故雷达避探测庆器对篇时间指的测岩量有虹微波仔脉冲流法及取连续惯波调享频法规两种厌方式袋。微波脉冲法原理示意图射线稻式物流位检荣测放射苏性同从位素锯在蜕锄变过喊程中罗会放斯射出α、β、γ三种搬射线俯。α射线戏的电遵离本忽领最日强，醋但穿肌透能狱力最笛弱。β射线折是电茎子流料，电责离本告领比α射线百弱，穗而穿作透能芽力较α射线讲强。γ射线湖是一严种从平原子隶核中旧发出顿的电菜磁波罚，它食的波柔长较枯短，启不带停电荷边，它歪在物统质中稠的穿旦透能情力比α和β射线电都强遭，但亦电离川本领合最弱物。由于情射线跌的可穷穿透惹性，州它们谦常被铸用于壁情况敌特殊许或环巨境条勒件恶目劣的肉场合挨实现衫各种遮参数边的非惕接触康式检短测，欢如位折移、季材料鸡的厚笑度及离成分洒、流艰体密穴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