浮筒原理(課件)

1、電動(dòng)浮筒液位變送器的原理和調(diào)校n學(xué)習(xí)要點(diǎn)：n、熟練掌握電動(dòng)浮筒液位變送器的原理。n、熟練掌握電動(dòng)浮筒液位變送器調(diào)校計(jì)算步驟。n、熟練掌握電動(dòng)浮筒液位變送器調(diào)校步驟。電動(dòng)浮筒液位變送器的原理和調(diào)校n在流程工業(yè)的生產(chǎn)過程中，常常需要測(cè)量某些設(shè)備（容器）內(nèi)介質(zhì)分界位置，如氣體-液體間的液位高度；氣體-固體間的料位高度；液體-液體間的界面高度，等等。這些液位、料位、界面的測(cè)量統(tǒng)稱為物位測(cè)量，最常用的是液位測(cè)量。電動(dòng)浮筒液位變送器的原理和調(diào)校n浮力式液位計(jì)是應(yīng)用最早的物位測(cè)量儀表，包括恒浮力式、變浮力式兩大類，應(yīng)用阿基米德原理。 恒浮力式典型是浮球式，維持浮力不變 。n變浮力式液位計(jì)主要是浮筒液位計(jì)（變

2、送器）， 利用浮筒沉浸在液體里，根據(jù)浮筒被浸的程度不同，則浮筒所受的浮力不同，只要檢測(cè)出浮筒所受浮力的 變化，就可知液位的高低。 電動(dòng)浮筒液位變送器的原理和調(diào)校n阿基米德原理 阿基米德原理是物理學(xué)中關(guān)于力學(xué)的一條基本原理：浸在靜止流體中的物體受到流體作用的合力大小n等于物體排開的流體的重量，這個(gè)合力稱為浮力。 浮力的大小可用下式計(jì)算：F 浮= 液（氣）g V 排。nF - 浮力n - 液體或氣體密度 g - 重力加速度nV - 物體容積（體積）n阿基米德原理說明浸在液體里的物體受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被該物體排開的液體的重 力。浮力式液位計(jì)就是應(yīng)用了阿基米德原理。浮筒液位計(jì)基本結(jié)構(gòu)n

3、由測(cè)量部分和轉(zhuǎn)換部分（放大器）組成，測(cè)量部分由浮筒及吊鏈、傳動(dòng)桿、傳 動(dòng)芯軸/扭力管及殼體組成。浮力通過傳動(dòng)桿和傳動(dòng)芯軸/扭力管傳遞，工作杠桿夾持著傳動(dòng)芯軸并剛性連 接到傳感器的貼有金屬薄膜應(yīng)變電阻橋路的撓曲梁。n浮筒為一根兩端封閉的長圓形空心金屬管，用吊鏈掛在傳動(dòng)桿一端，由于有一定質(zhì)量（重量），浮筒 可沉浸在液體中，當(dāng)液位上升時(shí)，浮筒的浸沒部分增加，它所排開的那部分液體的體積也增加，因此液體 作用在浮筒上的浮力變大，測(cè)出這一浮力變化即可測(cè)出液位。 浮筒液位計(jì)基本結(jié)構(gòu)n殼體傳動(dòng)桿 傳動(dòng)芯軸/扭力管 工作杠桿 傳感器外殼浮筒（沉筒） （轉(zhuǎn)換部分）放大器傳感器浮筒液位計(jì)基本結(jié)構(gòu)n液位變化引起的浮力

4、變化改變了浮筒向下作用力（重力），通過傳動(dòng)桿轉(zhuǎn)換為測(cè)量力矩的變化。這個(gè)測(cè)量力矩作用在傳動(dòng)芯軸并與扭力管的扭力矩相 平衡，產(chǎn)生的芯軸微轉(zhuǎn)角位移代表了相應(yīng)的浮力（液位），微轉(zhuǎn)角位移經(jīng)工作杠桿將力矩放大并使施加到 撓曲梁的力發(fā)生變化，應(yīng)變電阻阻值隨之變化，傳感器有一個(gè)對(duì)應(yīng)液位的測(cè)量信號(hào)給轉(zhuǎn)換部分（放大器）。 0%液位時(shí)，浮筒垂直向下的重力最大，隨液位升高浮力加大則浮筒重力成線性減少。n轉(zhuǎn)換部分主要由放大 器的微處理器及電子電路和 LCD/操作按鍵組成，作用是向傳感器應(yīng)變電阻橋路隔離供電并將測(cè)量信號(hào)隔 離放大和數(shù)據(jù)處理，并有智能信噪處理功能，輸出二線制 420mADC 信號(hào)或連接現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸數(shù)字信號(hào)，

5、 浮筒液位計(jì)測(cè)量原理圖浮筒液位計(jì)測(cè)量原理圖浮筒液位計(jì)校驗(yàn)原理n一般浮筒液位計(jì)在出廠時(shí)已按訂單的儀表數(shù)據(jù)調(diào)校，參數(shù)存儲(chǔ)在變送器內(nèi)，一般只在現(xiàn)場(chǎng)用變送器按鍵校準(zhǔn)零 點(diǎn)，必要時(shí)現(xiàn)場(chǎng)按鍵校準(zhǔn) 0%和 100%或用顯示器按鍵組態(tài)調(diào)試或 HART 現(xiàn)場(chǎng)通信器組態(tài)調(diào)試。n若儀表數(shù)據(jù)有變更或?qū)嶋H需要對(duì)浮筒液位變送器標(biāo)定時(shí)，也可采用 工作間掛砝碼和現(xiàn)場(chǎng)水校法來進(jìn)行。n這里重點(diǎn)介紹砝碼校驗(yàn)法。掛砝碼校驗(yàn)采用傳統(tǒng)的模擬掛重的方法，通常是在儀表維修工作間內(nèi)進(jìn)行，見下圖。 浮筒液位計(jì)基本結(jié)構(gòu)變送器浮筒液位計(jì)基本校驗(yàn)原理n用掛砝碼校驗(yàn)時(shí)，是將浮筒取下后，在傳動(dòng)桿上掛上砝碼托盤，置與各校驗(yàn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的某一質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，來模擬

6、不同液位時(shí)浮筒（包括掛鏈）所產(chǎn)生的重力與該校驗(yàn)點(diǎn)所受的浮力之差，通常被測(cè)液位的氣相介質(zhì)密度相比液相介質(zhì)密度小很多，浮筒在氣相中的浮力可忽略不計(jì)。n掛砝碼遵循：掛重砝碼的重力等于浮筒自身包括掛鏈的重力減去液位浮力，還要考慮減去掛砝碼托盤的重力。即：m 砝碼g = m 浮筒g - Vg - m 托盤g式中：浮筒體積V = d2 L cm3 ； d=浮筒直徑cm； L=有效測(cè)量長度cm； =被測(cè)介質(zhì)密度kg/m3。浮筒液位計(jì)基本校驗(yàn)原理n校驗(yàn)時(shí)先算出0%液位時(shí)要加的砝碼質(zhì)量，為浮筒包括掛鏈的質(zhì)量減去掛砝碼托盤的質(zhì)量之后的值，n再算出浮力Vg，相當(dāng)于V 的物體質(zhì)量（）所產(chǎn)生的重力，對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量值為V

7、 值，然后算出25%、50%、75%、100%各點(diǎn)數(shù)值，并確定所加的砝碼質(zhì)量值m 砝碼。0% 時(shí)F0 =0% m 砝碼0 = m 浮筒-m 托盤 M25%時(shí)F25=25% Vg m 砝碼25 = M- F25/g 50%時(shí)F50=50% Vg m 砝碼50 = M- F50/g 75%時(shí)F75=75% Vg m 砝碼75 = M- F75/g 100%時(shí)F100= Vg m 砝碼100 = M- F100/g 浮筒液位計(jì)基本校驗(yàn)原理n實(shí)例：n被測(cè)介質(zhì)密度0.83g/cm3，浮筒包括掛鏈的質(zhì)量為1003, 托盤的質(zhì)量87.8g，筒長800mm,筒直徑38.29mm,n再算出0%和100%液位浮力

8、，然后算出25%、50%、75%、100%各點(diǎn)數(shù)值，并確定所加的砝碼質(zhì)量值m 砝碼。nV=3.14r2L=3.14(3.8292)280=916mlnF100(四等分）=25% Vg=0.259160.83g=190.07g0% 時(shí)F0 =0% Vg m 砝碼0 = m 浮筒-m 托盤=1003-87.8=915.2(g)25%時(shí)F25=25% Vg m 砝碼25 = m 浮筒-m 托盤- F25/g =725.13(g)50%時(shí)F50=50% Vg m 砝碼50 = m 浮筒-m 托盤- F50/g =535.06(g)75%時(shí)F75=75% Vg m 砝碼75 = m 浮筒-m 托盤- F75/g =344.99(g)100%時(shí)F100= Vg m 砝碼100 = m 浮筒-m 托盤- F100/