物位檢測介紹課件

1、 測量液位的儀表叫液位計，測量料位的儀表叫料位計，測量兩種密度不同液體介質(zhì)的分界面的儀表叫界面計。 在物位檢測中，有時需要對物位進行連續(xù)檢測，有時只需要測量物位是否達到某一特定位置，用于定點物位測量的儀表稱為物位開關 。三、檢測方法分類 物位傳感器種類較多, 按其工作原理可分為下列幾種類型: 二、物位檢測的作用 1、確定容器中的貯料數(shù)量，以保證連續(xù)生產(chǎn)的需要或進行經(jīng)濟核算； 2、為了監(jiān)視或控制容器的物位，使它保持在規(guī)定的范圍內(nèi)； 3、對它的上下極限位置進行報警，以保證生產(chǎn)安全、正常進行。 1、直讀式物位儀表：根據(jù)流體的連通性原理測量液位。如玻璃管液位計、玻璃板液位計等。（ E:動畫素材庫直讀式

2、液位計.swf） 2、差壓式物位儀表：利用液柱或物料堆積對某定點產(chǎn)生壓力的原理而工作。 3、浮力式物位儀表：利用浮子高度或浮力隨液位高度而變化的原理工作。 4、電磁式物位儀表：使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，如電容式、電極式。 5、核輻射物位儀表：利用射線透過物料時其強度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理。 6、聲波式物位儀表：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測出這些變化就可測知物位。根據(jù)工作原理分為聲波遮斷式、反射式和阻尼式。 7、光學式物位儀表：利用物位對光波的遮斷和反射原理工作。 8、其它形式： 如微波式、 激光式、 射流式、 光纖維式傳感器等等。玻璃板液位計電

3、動浮筒液位變送器石英玻璃管液位計靜壓式液位變送器浮球液位變送器浮球液位變送器靜壓式液位變送器電容式物位變送器超聲波物位變送器 p1= H g + p2 p = p1-p2= H g 式中： H液位高度； 介質(zhì)密度； g重力加速度。p2p1一、工作原理 利用容器內(nèi)的液位改變時，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應變化的原理而工作的，如圖所示。 設容器上部空間為干燥氣體，其壓力為p2，下部取壓點壓力為p2 ，則：第二節(jié) 差壓式液位計若被測容器是敞口的，則氣相壓力為大氣壓，只需將差壓變送器的負壓室通大氣，或用壓力變送器，或用壓力表即可測量。二、零點遷移問題 差壓變送器安裝位置條件不同存在著儀表零點遷移問題。 1無

4、遷移（E:動畫素材庫差壓式液位計A.swf） 理想測量條件下，液位H=0時，變送器的輸入壓差信號P=0，差壓變送器的輸出為零點信號4mA。零點是對齊的： H0時p = Hg =0I0=4mA 這種情況稱為無遷移。 p = p1-p2 = ( h12g + H1g + p0 ) ( h22g + p0 ) = H1g - ( h2- h1)2g2、負遷移（E:動畫素材庫差壓式液位計c.swf） 如圖所示，變送器和容器之間用隔離罐隔離時： 當 H =0時， p = - ( h2 - h1)2g 此時，變送器應輸出4mA以下，但變送器的輸出只能是420mA 實際應用時，由于差壓變送器安裝位置的限制，

5、測量零點很難對齊，需要對變送器的零點進行遷移。 零點遷移的方法是，另加 ( h2- h1)2g 信號，抵消( h2- h1)2g的影響。使：H =0 時， p =0Hp0I/mAp420I/mAp420Hp0遷移前遷移后 方法是在儀表上加一彈簧裝置，以抵消固定差壓(h2-h1)2g的作用，這種方法為“遷移”，用來進行遷移的彈簧稱為遷移彈簧。 遷移彈簧的作用是改變了變送器的零點。遷移和調(diào)零都是使變送器輸出的起始值與被測量起始點相對應，只不過零點調(diào)整量通常較小，而零點遷移量則比較大。 遷移同時改變了測量范圍的上、下限，相當于測量范圍的平移，它不改變量程的大小。 這種遷移是向負方向遷移了一個固定壓差

6、值，故稱之為負遷移。3、正遷移（E:動畫素材庫差壓式液位計B.swf） 有時變送器不能和容器底部安裝在同一水平面上。如圖所示，有：P = Hg hg H=0 時，P =hgHp0I/mAp420遷移的目的： 使變送器輸出的起點與被測量起點相對應。此時需要遷移hgHp0Hp0 例如，某差壓變送器的測量范圍為050MPa，對應輸出從4mA變化到20mA，這是無遷移的情況，如圖中曲線a所示。若因安裝的原因：H=0時， P=10 MPa，則需負遷移。H=0時， P=10 MPa，則需正遷移。無遷移負遷移正遷移-1050cab2040I0/mAP/MPa10三、用法蘭式差壓變送器測量液位 在測量含有結(jié)晶

7、顆粒、有腐蝕性、粘度大、易凝固等液體液位時，引壓管線可能被腐蝕、被堵塞。可使用加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器。 插入式法蘭平法蘭吹氣式液位測量裝置E:動畫素材庫吹氣式液位測量裝置.swf第三節(jié) 其他物位計一、電容式物位計1、工作原理 由兩個同軸圓柱極板組成的電容器，當兩極板之間填充介電常數(shù)為1的介質(zhì)時，其電容量為： dDL 利用電容器的極板之間介質(zhì)變化時，電容量也相應變化的原理測量物位，可測量液位、料位和兩種不同液體的分界面。 當極板之間一部分介質(zhì)被介電常數(shù)為2的另一種介質(zhì)填充時，可推導出電容變化量： 當電容器的幾何尺寸和介電常數(shù)保持不變時，電容變化量就與物位高度H成正比。DdLH2、結(jié)構(gòu)類型（

8、1）非導電介質(zhì)液位的測量1-內(nèi)電極 2-外電極 3-絕緣套 由內(nèi)電極和一個與它相絕緣的同軸金屬圓筒制做的外電極所組成，外電極上開有孔和槽，以便被測液體自由地流進或流出。內(nèi)、外電極之間采用絕緣套進行絕緣固定。21（2）導電介質(zhì)液位的測量導電介質(zhì)液位的測量 若被測介質(zhì)為導電液體，內(nèi)電極要用絕緣物覆蓋作為中間介質(zhì)，導電液體與金屬容器壁一起作外電極。若中間絕緣介質(zhì)介電常數(shù)為，電極被導電液體浸沒的高度為H ，則該電容器的電容增量為： （3）固體料位的測量 由于固體物料的流動性較差，故不宜采用雙筒式電極。 對非導電固體物料的料值測量通常采用一根電極棒，插入容器內(nèi)的被測物料中作為內(nèi)電極，容器壁作為外電極，其

9、電容變化量與被測料位的關系仍可用非導電液位的表達式來描述，只是此時代表固體物料的介電常數(shù)，R代表容器器壁內(nèi)徑。非導電固體料位測量1-金屬棒內(nèi)電極 2-容器壁電容式油量表原理.swfE:動畫素材庫電容式油量表原理.swf電容式液位計E:動畫素材庫電容式液位計.swf電容液位計原理圖E:動畫素材庫電容液位計原理圖.swf 測量電容量可用交流電橋，也可用其他方法測定。例如充放電法。 如圖所示，用振蕩器給液位電容Cx加上幅度和頻率恒定的矩形波。若矩形波的周期T遠大于充放電回路的時間常數(shù)，則每個周期都有電荷 Q=CxE對Cx 充放電，二極管將充電和放電電流檢波，可用微安表測得平均電流。 可見，充電(或放

10、電)的平均電流與液位電容成正比，微安表的讀數(shù)可反映液面的高低。 流過微安表的平均電流為：式中，E矩形波電壓幅度，f 矩形波頻率 3特點和要求： 電容式物位計可以用于液位的測量，也可以用于料位的測量，但要求介質(zhì)的介電常數(shù)保持穩(wěn)定。在實際使用過程中，當現(xiàn)場溫度、被測液體的濃度、固體介質(zhì)的濕度或成分等發(fā)生變化時，介質(zhì)的介電常數(shù)也會發(fā)生變化，應及時對儀表進行調(diào)整才能達到預想的測量精度。1、工作原理 核輻射線（通常為射線）穿過一定厚度的被測介質(zhì)時，射線的投射強度將隨介質(zhì)厚度的增加而呈指數(shù)規(guī)律衰減的原理來測量物位的。 輻射源接收器I0表示進入物料之間的射線強度；表示物料的吸收系數(shù)；H為物料的厚度；I為穿過

11、介質(zhì)后的射線強度。 二、核輻射式物位計E:動畫素材庫核輻射式液位計.swf2、特點和要求核輻射式物位計屬于非接觸式物位測量儀表。適用于高溫、高壓、強腐蝕、劇毒等條件苛刻的場合。核射線還能夠直接穿透鋼板等介質(zhì)，可用于高溫熔融金屬的液位測量。使用時幾乎不受溫度、壓力、電磁場的影響。但由于射線對人體有害，因此射線的劑量應嚴加控制，且須切實加強安全防護措施。 注意：工業(yè)現(xiàn)場一般不優(yōu)先考慮使用核輻射式物位計三、雷達物位計 1、測量原理 一個雷達（微波）信號經(jīng)過天線發(fā)射,由測量介質(zhì)表面反射回來，被天線接收，產(chǎn)生了一個時間差t。 雷達物位計使用的是高頻信號，這個信號發(fā)射到測量介質(zhì)表面后，經(jīng)反射,又被接收,有

12、一個時間滯后的過程。進一步的信號處理, 頻率差f由發(fā)射頻率與接收頻率計算出來。這個頻率差與雷達信號的傳輸距離成正比。頻率差越大,雷達信號傳輸距離越大,反之亦然。 2、雷達液位計特點 有極寬的頻譜（波長=1.0 mm1.0m）可供選用，可根據(jù)被測對象的特點選擇不同的測量頻率； 在煙霧、 粉塵、 水汽、 化學氣氛以及高、 低溫環(huán)境中對檢測信號的傳播影響極小， 因此可以在惡劣環(huán)境下工作； 時間常數(shù)小， 反應速度快， 可以進行動態(tài)檢測與實時處理， 便于自動控制； 測量信號本身就是電信號，無須進行非電量的轉(zhuǎn)換， 從而簡化了傳感器與微處理器間的接口。傳輸距離遠，便于實現(xiàn)遙測和遙控； 微波無顯著輻射公害。

13、缺點：微波傳感器存在的主要問題是零點漂移和標定尚未得到很好的解決。 其次， 測量環(huán)境對測量結(jié)果影響大， 如溫度、 氣壓、 取樣位置等。 3、雷達液位計的應用用于過程罐或旁通管安裝用于儲罐測量用于液化氣罐用于顆粒測量用于儲罐介質(zhì)石蠟；天線環(huán)境結(jié)露；介質(zhì)液面平穩(wěn)；溫度70 ；壓力環(huán)境壓力用于過程罐介質(zhì) 乙醇；天線環(huán)境結(jié)露；介質(zhì)液面波動；溫度 90 ，壓力 0.2MPa在喇叭天線結(jié)晶的介質(zhì)測量介質(zhì)燒堿；天線環(huán)境粉塵,結(jié)露；介質(zhì)液面泡沫；溫度50 ；壓力環(huán)境壓力 儲罐液體稱重儀被廣泛地使用在石油、化工部門，測量各種大型儲罐的儲量。儲罐由于高度與直徑都很大，即使液位變化12mm，都會有幾百公斤到幾噸的差

14、別，所以液位的測量要求很精確。同時，液體(例如油品)的密度會隨溫度發(fā)生較大的變化，而大型容器由于體積很大，各處溫度很不均勻。因此，即使液位(即體積)測量準確，也難以反映罐中真實的質(zhì)量儲量。利用稱量儀，就能很好地進行測量。四、稱重式液罐計量儀 稱量儀是由傳感器和數(shù)字顯示儀表組成。它的基本原理是利用測量壓力或壓差的方法對罐內(nèi)液體的質(zhì)量進行計量。傳感器完成稱量罐內(nèi)單位面積上液體的質(zhì)量并轉(zhuǎn)換成相應的壓力信號、以編碼形式送給數(shù)字顯示儀表進行顯示。稱量儀可用于計量儲罐內(nèi)的各種液體和石油產(chǎn)品的質(zhì)量。 稱量儀是根據(jù)天平原理設計的。它的原理如圖所示。罐頂氣相壓力P1與罐底油品壓力P2分別引至下波紋管1和上波紋管

15、2。兩波紋管的有效面積A1相等，差壓引入波紋管，產(chǎn)生總的作用力，作用于杠桿系統(tǒng)，使杠桿失去平衡，于是通過發(fā)訊器、放大器接通電機線路，使可逆電機旋轉(zhuǎn)，并通過絲杠帶動砝碼直至由砝碼作用于杠桿的力矩與測量力(由差壓引起)作用于杠桿的力矩平衡時，電機才停止轉(zhuǎn)動。 由于砝碼的移動是由絲杠帶動的，因此平衡砝碼移動的距離L2正比于絲杠轉(zhuǎn)過的角度，此轉(zhuǎn)角又通過齒輪傳動使碼盤轉(zhuǎn)動，所以L2也就與碼盤轉(zhuǎn)角成比例。又由于L2正比于油罐內(nèi)單位面積上液體的質(zhì)量，故碼盤的轉(zhuǎn)角也就和單位面積上液體的質(zhì)量有一一對應關系。碼盤發(fā)出的編碼信號送到顯示部分，經(jīng)過譯碼器就可用數(shù)字顯示出罐內(nèi)單位面積上液體的質(zhì)量。本章作業(yè)：P57 習題與思考題 3,4,5,6浮力式液位傳感器 浮力式液位傳感器是利用液體浮力測量液位。結(jié)構(gòu)簡單, 使用方便, 是目前應用廣泛的一種液位傳感器。根據(jù)測量原理, 分為恒浮力式和變浮力式兩大類型。 1.浮子式液位傳感器 最原始的浮力式液位傳感器, 是將一個浮子置于液體中, 它受到浮力的作用漂浮在液面上,當液面變化時, 浮子隨之同步移動, 其位置就反映了液面的高低。浮筒GF彈F浮浮筒彈簧磁鋼室輸出指示器內(nèi)置式外置式靜井2、浮筒式液位計 （1）基本工作原理 主要由四個基本部分組成：浮筒、彈簧、磁鋼室和輸出指示器。 當浮筒沉浸在液體中時，浮筒將受到向下的重力G、