過(guò)程測(cè)量?jī)x表4物位.ppt

1,3-5 物位測(cè)量?jī)x表,物位檢測(cè)方法,2,概述,1,靜壓式液位計(jì),磁浮子式液位計(jì),電容式物位計(jì),其他物位測(cè)量?jī)x表,3,2,物位的定義： “物位”一詞統(tǒng)指設(shè)備和容器中液體或固體物料的表面位置。 物位是液位、料位、界位的總稱。 液位指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)表面的高低。 料位指設(shè)備和容器中所儲(chǔ)存的塊狀、顆?；蚍勰罟腆w物料的堆積高度。 界位指相界面位置。容器中兩種互不相溶的液體，因其重度不同而形成分界面，為液-液相界面；容器中互不相溶的液體和固體之間的分界面，為液-固相界面。液-液、液-固相界面的位置簡(jiǎn)稱界位。 對(duì)物位進(jìn)行測(cè)量、指示的儀表，稱物位檢測(cè)儀表。,一、概述,3,一、概述,物位檢測(cè)儀表的分類： 由于被測(cè)對(duì)象種類繁多，檢測(cè)的條件和環(huán)境也有很大差別，所以物位檢測(cè)的方法有多種多樣，以滿足不同生產(chǎn)過(guò)程的測(cè)量要求。 按測(cè)量方式分類：可分為連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量?jī)纱箢悺?1、連續(xù)測(cè)量方式能持續(xù)測(cè)量物位的變化。 2、定點(diǎn)測(cè)量方式則只檢測(cè)物位是否達(dá)到上限、下限或某個(gè)特定位置，定點(diǎn)測(cè)量?jī)x表一般稱為物位開關(guān)。 按工作原理分類：物位檢測(cè)儀表有直讀式、浮力式、靜壓式、電磁式、聲波式、輻射式等。,4,直讀式物位檢測(cè)儀表 采用側(cè)壁開窗口或旁通管方式，直接顯示容器中物位的高度。方法可靠、準(zhǔn)確，但是只能就地指示。主要用于液位檢測(cè)和壓力較低的場(chǎng)合。 靜壓式物位檢測(cè)儀表 基于流體靜力學(xué)原理，適用于液位檢測(cè)。 容器內(nèi)的液面高度與液柱重量所形成的靜壓力成比例關(guān)系，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)密度不變時(shí)，通過(guò)測(cè)量參考點(diǎn)的壓力可測(cè)知液位。 這類儀表有壓力式、吹氣式和差壓式等型式。,一、概述,5,浮力式物位檢測(cè)儀表 其工作原理基于阿基米德定律，適用于液位檢測(cè)。漂浮于液面上的浮子或浸沒(méi)在液體中的浮筒，在液面變動(dòng)時(shí)其浮力會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，從而可以檢測(cè)液位。 這類儀表有各種浮子式液位計(jì)、浮筒式液位計(jì)等。 電磁式物位儀表 是將物位變化轉(zhuǎn)換為電量的變化，并通過(guò)對(duì)電量變化的測(cè)量間接測(cè)知物位。,一、概述,6,聲波式物位儀表: 基于聲學(xué)回聲原理，通過(guò)測(cè)量超聲波由發(fā)射到返回的時(shí)間推算物位的高度。 輻射式物位儀表: 利用伽瑪射線穿過(guò)介質(zhì)時(shí)，其輻射強(qiáng)度隨介質(zhì)的厚度而衰減的原理測(cè)量物位。,一、概述,7,將壓力計(jì)與容器底部相連，根據(jù)流體靜力學(xué)原理，所測(cè)壓力與液位的關(guān)系為： p = gH p 容器內(nèi)取壓平面上由液柱產(chǎn)生的靜壓力 容器內(nèi)被測(cè)介質(zhì)的密度 g 重力加速度 H 從取壓平面到液面的高度,二、物位檢測(cè)方法 2.1 靜壓式液位計(jì) 1工作原理：靜壓式液位計(jì)是根據(jù)液體在容器內(nèi)的液位與液柱高度產(chǎn)生的靜壓力成正比的原理進(jìn)行工作的。,8,在測(cè)量受壓密閉容器中的液位時(shí)，由于介質(zhì)上方的壓力影響會(huì)產(chǎn)生附加靜壓力，所以采用差壓法測(cè)液位。,測(cè)量受壓密閉容器中的液位,9,差壓變送器的高壓側(cè)與容器底部的取壓管相連，低壓側(cè)與液面上方容器的頂部相連。 如果容器上部空間為干燥的氣體，則此時(shí)差壓變送器高，低壓側(cè)所感受的壓力分別為：,10,差壓變送器所受的壓差 因此，可以根據(jù)差壓變送器測(cè)得的差壓按下式計(jì)算出液位的高度,11,靜壓式液位計(jì)特點(diǎn)：,利用靜壓原理測(cè)液位，就是把液位測(cè)量分別轉(zhuǎn)化為壓力或差壓測(cè)量。 各種壓力和差壓測(cè)量?jī)x表，只要量程合適，都可用來(lái)測(cè)量液位，分別叫壓力式液位計(jì)和差壓式液位計(jì)。,12,（1）差壓變送器的高壓室取壓口正好與起始液面（ H =0）在同一水平面上； （2）差壓變送器低壓室的導(dǎo)壓管中沒(méi)有任何氣體的冷凝液存在； （3）被測(cè)介質(zhì)的密度保持不變。,*2 零點(diǎn)遷移問(wèn)題,由差壓式液位計(jì)的測(cè)量原理可知，液柱的靜壓差 P 與液位高度 H 滿足式 的條件是：,13,在這種情況下，差壓變送器處于理想條件下的無(wú)遷移工作狀態(tài)。 假定采用輸出為 4mA 20mA 的DDZ-差壓變送器，對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖：,當(dāng) H 0 時(shí)，變送器輸入壓差 p 0 ，輸出電流為4mA ； 當(dāng)液位到上限，變送器輸入壓差p=Hmaxg，輸出電流20mA 。,14,在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題： 差壓變送器的安裝位置不能與最低液位處于同一水平面上； 導(dǎo)壓管路中有隔離液。,15,a圖，差壓變送器高低壓室所受壓力分別為：,高低壓室所受的壓差為：,當(dāng) H =0時(shí)， p = hg ，此時(shí)的變送器輸出必然大于 4mA 。,16,零點(diǎn)遷移功能,為使變送器輸出與被測(cè)液位仍保持無(wú)遷移對(duì)應(yīng)關(guān)系，必須應(yīng)用差壓變送器的零點(diǎn)遷移功能來(lái)抵消靜壓影響。,*正遷移： 變送器的起始輸入點(diǎn)由零點(diǎn)變?yōu)橐粋€(gè)正值，因此稱為正遷移。,正遷移特性曲線,17,高低壓室所感受的壓差為,與無(wú)遷移情況相比較，總的差壓減少了 (h2-h1)2g ，當(dāng) H =Hmax時(shí)，變送器的輸出達(dá)不到 20mA 。,若被測(cè)液體的密度為 1 ，隔離液的密度為 2，且 1 2 ，則變送器高低壓室的壓力分別為：,*負(fù)遷移： 在工程中還經(jīng)常遇到負(fù)遷移的情況，如b圖所示。,18,*負(fù)遷移：,為了使變送器輸出與被測(cè)液位之間仍然保持無(wú)遷移情況的對(duì)應(yīng)關(guān)系。就必須借助差壓變送器的零點(diǎn)遷移功能來(lái)抵消這靜壓力的影響。,19,負(fù)遷移特性曲線,*負(fù)遷移：,變送器的起始輸入點(diǎn)由零點(diǎn)變?yōu)橐粋€(gè)負(fù)值，這種情況就是負(fù)遷移。,20,例題：如圖所示為一密閉儲(chǔ)罐，容器中液體密度為1，待測(cè)液位為H，試回答下列問(wèn)題： 1、該差壓變送器是否需要遷移？如果需要的話，需要正遷移還是負(fù)遷移？遷移量為多少？ 2、畫出遷移前后的特性曲線。 3、遷移后的測(cè)量范圍為多少？,解： 1、判斷是否遷移：,因此，需要遷移，正遷移， 遷移量1gh。,2、遷移特性曲線,3、遷移后的測(cè)量范圍：,21,二、物位檢測(cè)方法 2.2 磁浮子式液位計(jì) 磁浮子式液位計(jì)是一種浮力式液位計(jì)，利用浮力原理，靠漂浮于液面上的浮子隨液面升降的位移反映液位的變化。,不銹鋼管,舌簧管,電阻,浮子,絕緣板,22,磁浮子式液位計(jì)越限報(bào)警采用圖3-37所示： 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：上下限報(bào)警液位處裝兩個(gè)舌簧管，并由導(dǎo)線引出至報(bào)警裝置。 同性相斥、異性相吸,位式磁浮子式液位計(jì)：,23,磁浮子式就地指示型液位計(jì),磁翻板液位計(jì) 磁滾柱液位計(jì) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 將液體引入裝有磁浮子的鋼管內(nèi)，由連通器原理，內(nèi)外液面一致。 同性相斥、異性相吸,24,磁浮子式液位計(jì)的特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，顯示清晰直觀。 主要用于中小容器和生產(chǎn)設(shè)備的液位或界面的測(cè)量。,25,二、物位檢測(cè)方法 2.3、電容式物位計(jì) 工作原理：將被測(cè)介質(zhì)物位的變化轉(zhuǎn)化成電容量的變化，并通過(guò)對(duì)電容的檢測(cè)與轉(zhuǎn)換將其變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)輸出。 電容式物位計(jì)大致可分成三種工作方式。,26,方式一： 圖 （a）適用于立式圓筒形導(dǎo)電容器，非導(dǎo)電液體或固體粉末的物位測(cè)量。 在這種應(yīng)用中，器壁為電容的外電極，沿軸線插入金屬棒，作為內(nèi)電極。 總電容由上部空氣電容和下部物料電容構(gòu)成。,金屬棒,金屬容器,非導(dǎo)電液體,27,方式二： 圖 （b）適用于非金屬容器，物料為非導(dǎo)電性液體的液位的測(cè)量。 中心棒狀電極的外面套有同軸金屬筒，通過(guò)絕緣支架固定，金屬筒的上下開口，使筒內(nèi)外的液位相同。 中央圓棒與金屬套筒構(gòu)成兩個(gè)電極，電容介質(zhì)為氣體和液體物料。這樣電容與容器的形狀無(wú)關(guān)，只取決于液位的高低。,金屬棒,非金屬容器,非導(dǎo)電液體,28,方式三： 圖 （c）適用立式圓筒形導(dǎo)電容器，且物料為導(dǎo)電性液體的液位測(cè)量。 中央圓棒電極包有絕緣材料，作為介質(zhì)，導(dǎo)電液體和容器壁共同作為外電級(jí)。 總電容由絕緣材料介電常數(shù)和液位高度構(gòu)成。,金屬容器,金屬棒,導(dǎo)電液體,29,電容式物位計(jì)特點(diǎn)： 電容式物位計(jì)可測(cè)量液位、粉狀料位、也可測(cè)界位，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝要求低等特點(diǎn)。 但當(dāng)被測(cè)介質(zhì)粘度較大時(shí)，液位下降后，電極表面仍會(huì)粘附一層被測(cè)介質(zhì)，從而造成虛假液位示值，嚴(yán)重影響測(cè)量精度。 被測(cè)介質(zhì)的溫度、濕度等變化都能影響測(cè)量精度，當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)采用修正措施。,30,三、 其他物位測(cè)量?jī)x表 1、超聲波物位儀表 一般把超過(guò)20kHz的聲波稱為超聲波。聲頻越高，則發(fā)射的聲束越尖銳，方向性越強(qiáng)，但在介質(zhì)中衰減也越大。 原理：基于回聲測(cè)距原理設(shè)計(jì)的。 利用超聲波發(fā)射探頭發(fā)出超聲脈沖，發(fā)射波在料位或液位表面反射形成回波，由接收探頭將信號(hào)接收下來(lái)，測(cè)出超聲脈沖從發(fā)射到接受所需時(shí)間，根據(jù)已知介質(zhì)中的波速就能計(jì)算出探頭到物位或液位表面的距離，從而確定物位的高度。,31,1、超聲波物位儀表,32,超聲波物位計(jì)的特點(diǎn)： 無(wú)可動(dòng)部件，換能器的振幅小，壽命長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量； 不受介質(zhì)粘度的影響，并與介質(zhì)的介電常數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等無(wú)關(guān)； 適合強(qiáng)腐蝕、高壓、有毒、高粘度液體的測(cè)量；不適宜被測(cè)液體中有氣泡和懸浮物，而且液面不能有很大的波動(dòng)； 測(cè)量精度受聲速的影響（聲速受溫度影響）。,33,三、 其他物位測(cè)量?jī)x表,2、核輻射式物位儀表 核輻射式物位儀表是根據(jù)被測(cè)物質(zhì)對(duì)放射線的吸收、散射等特性而設(shè)計(jì)制造的。 原理：不同的物質(zhì)對(duì)射線的吸收能力也不同，當(dāng)放射線穿過(guò)一定的被測(cè)介質(zhì)時(shí)，由于介質(zhì)的吸收作用，會(huì)使射線的輻射強(qiáng)度隨著被測(cè)介質(zhì)的厚度而按指數(shù)衰減。所以只要測(cè)出通過(guò)介質(zhì)射線強(qiáng)度就可獲得物位高度。 式中：I為穿過(guò)厚度為X的物質(zhì)后的輻射強(qiáng)度；I0為射入物質(zhì)前的輻射強(qiáng)度；為物質(zhì)的吸收系數(shù) ；H為介質(zhì)層厚度。,34,35,核輻射式物位計(jì)的特點(diǎn)： 屬于非接觸測(cè)量，可用于高溫高壓、真空密封等各種容器中液體或固體物料的物位測(cè)量。 可以適應(yīng)腐蝕、有毒、高粘度、爆炸性等各種困難介質(zhì)和高溫、高濕、多粉塵