第三章物位測量及變送

1、第三章第三章 物位測量及變送物位測量及變送概述概述浮力式液位計浮力式液位計差壓式液位計差壓式液位計其它物位計其它物位計小結(jié)小結(jié)物位測量：物位測量：液位液位氣體和液體間的分界面。氣體和液體間的分界面。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述界位界位兩種不同液體間的接觸面；液體與固體間的兩種不同液體間的接觸面；液體與固體間的 接觸面。接觸面。料位料位氣體與固體顆?；蚍勰┑姆纸缑妗怏w與固體顆?；蚍勰┑姆纸缑?。返回返回第二節(jié)第二節(jié) 浮力式液位計浮力式液位計 利用漂浮于液面上的浮子高度或浸入液體中浮利用漂浮于液面上的浮子高度或浸入液體中浮 子的浮力變化測知液位或界位。子的浮力變化測知液位或界位。恒浮力式恒浮力式自動跟

2、蹤式、浮標式、浮球式、鋼帶式液位計自動跟蹤式、浮標式、浮球式、鋼帶式液位計等。等。變浮力式變浮力式浮筒式液位計浮筒式液位計 浮力不變。浮子永遠漂浮在液面上，位置隨著液位變化。浮力不變。浮子永遠漂浮在液面上，位置隨著液位變化。浮力變化。浮子浸沒在液體里，浮力隨液位變化。浮力變化。浮子浸沒在液體里，浮力隨液位變化。 恒浮力原理恒浮力原理原理示意原理示意返回返回確定浮標位置確定浮標位置液位液位確定浮力變化確定浮力變化液位液位測量原理：測量原理：第二節(jié)第二節(jié) 浮力式液位計浮力式液位計（一）磁翻轉(zhuǎn)式液位計（一）磁翻轉(zhuǎn)式液位計 每個翻板或翻球的翻轉(zhuǎn)直徑為每個翻板或翻球的翻轉(zhuǎn)直徑為10mm10mm。返回返回

3、一、恒浮力式一、恒浮力式 浮子位置隨液位高低而變，檢測其位移，可知液位高度。浮子位置隨液位高低而變，檢測其位移，可知液位高度。第二節(jié)第二節(jié) 浮力式液位計浮力式液位計（二）浮球式液位計（二）浮球式液位計 OBGOAFW )（1. 工作原理工作原理2. 特點特點（1）量程小，受連桿長度和角度限制；）量程小，受連桿長度和角度限制；（2）精度低，最高）精度低，最高0.5級左右；級左右；（3）適用于溫度、粘度較高，壓力不）適用于溫度、粘度較高，壓力不 高的液位測量。高的液位測量。W浮球的重力；浮球的重力；G重錘的重力；重錘的重力；OA轉(zhuǎn)軸到浮球中心垂直距離；轉(zhuǎn)軸到浮球中心垂直距離；OB轉(zhuǎn)軸到重錘中心垂直

4、距離。轉(zhuǎn)軸到重錘中心垂直距離。內(nèi)浮球液位計內(nèi)浮球液位計P4MPa，T450，0.55g/cm3H 1200mmH F (W-F) 杠桿順時針轉(zhuǎn)動杠桿順時針轉(zhuǎn)動F 返回返回第二節(jié)第二節(jié) 浮力式液位計浮力式液位計二、變浮力式二、變浮力式 介質(zhì)浸沒物體的高度或密度變化時，物體所受浮力發(fā)生介質(zhì)浸沒物體的高度或密度變化時，物體所受浮力發(fā)生變化。由浮力的變化可測知物位高度。變化。由浮力的變化可測知物位高度。此原理液位計：此原理液位計：浮筒式液位計浮筒式液位計 （一（一）工作原理工作原理C 彈簧剛度；彈簧剛度； x 彈簧壓縮位移；彈簧壓縮位移；A 浮筒截面；浮筒截面；H 浮筒浸沒高度；浮筒浸沒高度； gAH

5、WCx H浮筒上移浮筒上移xgxHHAWxxC )()( HKHgACgAx 返回返回第二節(jié)第二節(jié) 浮力式液位計浮力式液位計（二）扭力管式結(jié)構(gòu)（二）扭力管式結(jié)構(gòu)1.1.測量元件測量元件作用：作用：H H 浮力浮力 Fx扭角扭角 H = Hmax時：杠桿作用力為時：杠桿作用力為gAHWFmaxxH=0時：杠桿作用力為時：杠桿作用力為x =扭力管產(chǎn)生扭角扭力管產(chǎn)生扭角max(約約7)。扭力管產(chǎn)生最小扭角為扭力管產(chǎn)生最小扭角為min (約約2)。 A 浮筒截面積；浮筒截面積； 被測液體密度。被測液體密度。Fx 測量部分測量部分返回返回第二節(jié)第二節(jié) 浮力式液位計浮力式液位計2. 轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換部分作用：

6、作用：將將u I0 %100max K K 比例系數(shù)，比例系數(shù)，K=0100%短路環(huán)短路環(huán)轉(zhuǎn)至中舌轉(zhuǎn)至中舌最左端最左端時，時，K=0；最右端最右端時，時，K=100%。 01=K0 02 =（1-K）0021)12( ZKuuu Z 磁通磁通- -電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)。電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)。u與與K成正比，則成正比，則u與與成正比成正比。差動變壓器差動變壓器返回返回第二節(jié)第二節(jié) 浮力式液位計浮力式液位計返回返回第二節(jié)第二節(jié) 浮力式液位計浮力式液位計1. 量程由浮筒長度決定。量程由浮筒長度決定。 國產(chǎn)：國產(chǎn)：300、500、800、1200、1600、2000mm（三）特點（三）特點2. 只能用于測量輕、凈介質(zhì)

7、。只能用于測量輕、凈介質(zhì)。 3. 當被測介質(zhì)當被測介質(zhì)密度變化時，必須進行密度修正。密度變化時，必須進行密度修正。 4. 精度精度0.51.0級，級，可測液位、界位?？蓽y液位、界位。返回返回第三節(jié)第三節(jié) 差壓式液位計差壓式液位計 液柱靜壓液柱靜壓P=gH，與介質(zhì)密度和液柱高度成正比。，與介質(zhì)密度和液柱高度成正比。gHPPPgHPPABAB 其中：其中：P差壓值；差壓值； H液位高度；液位高度； 介質(zhì)密度；介質(zhì)密度； g重力加速度。重力加速度。敞口容器：敞口容器：差壓變送器負壓室通大氣或壓力變送器。差壓變送器負壓室通大氣或壓力變送器。密閉容器：密閉容器：差壓變送器負壓室連接容器的氣相部分。差壓變

8、送器負壓室連接容器的氣相部分。 一、工作原理一、工作原理 返回返回操作條件不變時，測靜壓得液位。操作條件不變時，測靜壓得液位。第三節(jié)第三節(jié) 差壓式液位計差壓式液位計二、零點遷移二、零點遷移 gHPPPAB差壓變送器測液位，一般情況下：差壓變送器測液位，一般情況下： 實用中，大多數(shù)情況下，存在實用中，大多數(shù)情況下，存在零點遷移零點遷移問題。問題。 此為理想情況，稱為此為理想情況，稱為無遷移無遷移。即：即：H=0 ，P =0 1. 正遷移正遷移ghgHpH = 0 P=hg 0 I 4mA；H = Hmax Pmax=Hmaxg + hg I 20mA正遷移正遷移(圖圖3-14)ghgHp102p

9、返回返回第三節(jié)第三節(jié) 差壓式液位計差壓式液位計設(shè)設(shè): 變送器量程變送器量程Pmax = 5000Pa hg = 2000Pa調(diào)整壓差為大于零的附加靜壓調(diào)整壓差為大于零的附加靜壓，稱，稱正遷移正遷移。H = 0 P = 2000Pa 調(diào)零點遷移使調(diào)零點遷移使 I= 4mA；H = Hmax Pmax= 5000+2000=7000Pa I= 20mA。2. 負遷移負遷移ghgHp 負壓側(cè)與取壓點之間安裝隔離罐或冷凝罐。負壓側(cè)與取壓點之間安裝隔離罐或冷凝罐。H = 0 P= -hg0 I 掛料層橫截面積掛料層橫截面積且具有導電性，則且具有導電性，則物料電阻可略。物料電阻可略。 物料作為電容一個物料

10、作為電容一個極板，物位以下電容極板，物位以下電容變化量仍可示為：變化量仍可示為：HrRCln2 測電容測電容測復數(shù)阻抗測復數(shù)阻抗排除掛料排除掛料返回返回掛料層電阻不能忽略。等效為：掛料層電阻不能忽略。等效為：由無窮多個無窮小的電容和電阻組成的傳輸線。由無窮多個無窮小的電容和電阻組成的傳輸線。 據(jù)電化學實驗：據(jù)電化學實驗：導電掛料足夠長導電掛料足夠長，掛料和電極形成的掛料和電極形成的以以絕緣層為介質(zhì)的電容絕緣層為介質(zhì)的電容容抗容抗XC掛掛與掛料電阻與掛料電阻R數(shù)值相等。數(shù)值相等。即即RCXC 掛掛掛掛 1測得電容為：測得電容為：C真實物位的電容；真實物位的電容；C掛掛導電掛料所表現(xiàn)的電容。導電掛

11、料所表現(xiàn)的電容。 由射頻導納原理，導電掛料電阻由射頻導納原理，導電掛料電阻R含掛料電容，測得含掛料電容，測得C掛掛 則則 C= Cx-C掛掛 ，得，得 C可知可知H。Cx= C + C掛掛第四節(jié)第四節(jié) 其它液位計其它液位計 返回返回適用于適用于污水處理、紙漿、化學制劑、煤粉灰漿、原油等污水處理、紙漿、化學制劑、煤粉灰漿、原油等測量測量。 不受掛料、溫度、壓力、材料密不受掛料、溫度、壓力、材料密度、濕度、甚至物料化學特性變化度、濕度、甚至物料化學特性變化的影響。的影響。精度：精度：0.5級級介質(zhì)溫度范圍：介質(zhì)溫度范圍：-185800 可耐壓力：可耐壓力：6.4MPa第四節(jié)第四節(jié) 其它液位計其它液

12、位計 返回返回尤其適用于導電尤其適用于導電(電導率電導率100s/cm) 的粘稠介質(zhì)。的粘稠介質(zhì)。第四節(jié)第四節(jié) 其它液位計其它液位計1. 工作原理工作原理t=2h/c 雷達系統(tǒng)不斷發(fā)射線性調(diào)雷達系統(tǒng)不斷發(fā)射線性調(diào)頻信號，頻信號，可測得可測得發(fā)射與反射發(fā)射與反射信號的信號的差頻差頻f，它正比于延，它正比于延遲時間遲時間t，即正比于，即正比于h。測得延遲時間測得延遲時間t則得則得h。三、雷達液位計三、雷達液位計 c電磁波傳播速度電磁波傳播速度, 300000km/s；h被測介質(zhì)液面與探頭間距；被測介質(zhì)液面與探頭間距；返回返回 測量以光速測量以光速c傳播的超高頻電磁波發(fā)射與反射間的時差傳播的超高頻電

13、磁波發(fā)射與反射間的時差t，確定天線與反射面之間的高度（空高確定天線與反射面之間的高度（空高h）。）。天線以波束的形式發(fā)射最小天線以波束的形式發(fā)射最小5.8GHz的雷達信號。的雷達信號。第四節(jié)第四節(jié) 其它液位計其它液位計2. 特點及適用范圍特點及適用范圍 非接觸測量方式非接觸測量方式，無活動部件，可靠性高，平均無故障，無活動部件，可靠性高，平均無故障時間達時間達10年，幾乎免維護，費用低。無污染，安裝方便。年，幾乎免維護，費用低。無污染，安裝方便。 適用于適用于高粘度、易結(jié)晶、強腐蝕及高粘度、易結(jié)晶、強腐蝕及易爆易燃介質(zhì)。易爆易燃介質(zhì)。尤其大型立罐和球罐尤其大型立罐和球罐等導電粘稠介質(zhì)液位測量。

14、等導電粘稠介質(zhì)液位測量。精度可達精度可達0.25級級;工作溫度：工作溫度：-200230；工作壓力：工作壓力：40MPa；測量范圍：測量范圍：040m。氣體波動變化不影響電磁波傳播速度（氣體波動變化不影響電磁波傳播速度（采用導波管型采用導波管型）。）。返回返回小小 結(jié)結(jié)一、浮力式液位計一、浮力式液位計二、差壓式液位計二、差壓式液位計恒浮力式：恒浮力式：浮球式、磁翻轉(zhuǎn)式浮球式、磁翻轉(zhuǎn)式變浮力式：變浮力式：浮筒式物位計浮筒式物位計（液位、界位）（液位、界位）扭力管式結(jié)構(gòu)扭力管式結(jié)構(gòu)H浮力浮力Fx扭角扭角特點特點靜壓原理：靜壓原理：應(yīng)用液柱高度產(chǎn)生的靜壓。應(yīng)用液柱高度產(chǎn)生的靜壓。壓力式、差壓式：壓力式、差壓式：零點遷移的判斷、計算方法。零點遷移的判斷、計算方法。差壓式可用于液位、界位。差壓式可用于液位、界位。零點遷移僅改變了測量范圍上、下限，量程大小不變。零點遷移僅改變了測量范圍上、下限，量程大小不變。返回返回小小 結(jié)結(jié)三、其它物位計三、其它物位計1. 電容式物位計電容式物位計圓筒電容器圓筒電容器：固定固定R和和r，改變，改變