化工儀表第四章物位

化工儀表第四章物位第1頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一物位檢測(cè)方法應(yīng)用浮力原理檢測(cè)物位應(yīng)用靜壓原理檢測(cè)物位應(yīng)用超聲波反射檢測(cè)物位電磁檢測(cè)核輻射檢測(cè)光學(xué)檢測(cè)物位檢測(cè)儀表超聲波物位計(jì)本章主要內(nèi)容第2頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一物位-----指容器中的液體介質(zhì)的液位、固體的料位或顆粒物的料位和兩種不同液體介質(zhì)分界面的總稱

液位――容器中的液體介質(zhì)的高低料位――容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度

物位檢測(cè)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)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(duì)它的上下極限位置進(jìn)行報(bào)警，以保證生產(chǎn)安全、正常進(jìn)行。

物位的基本概念第3頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一物位檢測(cè)方法應(yīng)用浮力原理檢測(cè)物位應(yīng)用靜壓原理檢測(cè)物位應(yīng)用超聲波反射檢測(cè)物位電磁檢測(cè)核輻射檢測(cè)光學(xué)檢測(cè)第4頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用浮力原理檢測(cè)物位利用漂浮于液面上的浮標(biāo)或浸沒于液體中的浮筒對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量的。當(dāng)液位變化時(shí)，前者產(chǎn)生相應(yīng)的位移，而所受到的浮力維持不變，后者則發(fā)生浮力的變化。因此，只要檢測(cè)出浮標(biāo)的位移或浮筒所受到的浮力的變化，就可以知道液位的高低。

恒浮力法液位測(cè)量示意圖

測(cè)量原理第5頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用靜壓原理檢測(cè)物位壓力表測(cè)量液位原理

通過液柱靜壓的方法對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量的。敞口容器：多用直接測(cè)量容器底部壓力的方法。如圖所示，測(cè)壓儀表通過導(dǎo)壓管與容器底部相連，由測(cè)壓儀表的壓力指示值，便可推知液位的高度。

其關(guān)系為式中

P—測(cè)壓儀表指示值H—液位的高度ρ—液體的密度g—重力加速度

式中PA、PB——分別是液面上部介質(zhì)壓力和液面以下H深度的液體壓力。密閉容器：測(cè)量容器底部壓力，除與液面高度有關(guān)外，還與液面上部介質(zhì)壓力有關(guān)，其關(guān)系為第6頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一差壓變送器測(cè)量液位時(shí)的零點(diǎn)遷移問題（重點(diǎn)）安裝位置條件不同存在著儀表零點(diǎn)遷移問題特征：差壓變送器的正壓室取壓口正好與容器的最低液位（Hmin=0）處于同一水平位置。作用于變送器正、負(fù)壓室的差壓ΔP與液位高度H的關(guān)系為ΔP=Hρg。當(dāng)H=0時(shí)，正負(fù)壓室的差壓ΔP=0，變送器輸出信號(hào)為4mA當(dāng)H=Hmax時(shí)，差壓ΔPmax=ρgHmax，變送器的輸出信號(hào)為20mA，無遷移第7頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一負(fù)遷移

差壓變送器的正、負(fù)壓室的壓力分別為

正、負(fù)壓室的壓差為當(dāng)被測(cè)液位H=0時(shí)，ΔP=-（h2-h1）ρ2g<0，使變送器在H=0時(shí)輸出電流小于4mA；H=Hmax時(shí)，輸出電流小于20mAΔP=Hρg第8頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一正遷移

變送器的安裝位置與容器的最低液位（H=0）不在同一水平位置

正、負(fù)壓室的壓力分別為正、負(fù)壓室的壓差為

當(dāng)被測(cè)液位H=0時(shí)，ΔP=h1ρg>0，從而使變送器在H=0時(shí)輸出電流大于4mA；H=Hmax時(shí)，輸出電流大于20mA。第9頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用靜壓原理檢測(cè)物位（a）無遷移

（b）負(fù)遷移

（c）正遷移0500042020007000ΔP(Pa)-20003000I0(mA)某壓力變送器的測(cè)量范圍：0~5000Pa，固定差壓=2000Pa第10頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)其他物位計(jì)一、電容式物位計(jì)二、核輻射物位計(jì)三、雷達(dá)式液位計(jì)四、稱重式液罐計(jì)量?jī)x第11頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、電容式物位計(jì)測(cè)量原理當(dāng)D和d一定時(shí)，電容量C的大小與極板的長(zhǎng)度L和介質(zhì)的介電系數(shù)e的乘積成比例。這樣，將電容傳感器(探頭)插入被測(cè)物料中，電極浸入物料中的深度隨物位高低變化，必然引起其電容量的變化，從而可檢測(cè)出物位。第12頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一液位的檢測(cè)零點(diǎn)的電容為當(dāng)液位上升為H時(shí)，電容量變?yōu)殡娙萘康淖兓癁榈?3頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一料位的檢測(cè)電容法可以測(cè)量固體塊狀、顆粒體及粉料的料位電容量變化與料位升降的關(guān)系為第14頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一核輻射物位計(jì)入射強(qiáng)度為Io的放射源，隨介質(zhì)厚度而呈指數(shù)規(guī)律衰減適用于高溫、高壓容器、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸性、黏滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測(cè)量，還可以測(cè)量高溫融熔金屬的液位第15頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一雷達(dá)式液位計(jì)H=L—H0

H=L-ct/2只要測(cè)得時(shí)間t，就可以計(jì)算出液位的高度H。雷達(dá)探測(cè)器對(duì)時(shí)間的測(cè)量有微波脈沖法及連續(xù)波調(diào)頻法兩種方式第16頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一脈沖發(fā)生器生成一系列脈沖信號(hào)，由發(fā)送器送至天線發(fā)出，到達(dá)液面并由液面反射后由接收器接收。計(jì)時(shí)器收到由脈沖發(fā)生器和由信號(hào)接收器來的脈沖信號(hào)后，要直接計(jì)算它們的時(shí)間差往往達(dá)不到所要求的精確程度。微波脈沖法通常采用合成脈沖波的方法，即先對(duì)發(fā)射波和反射波進(jìn)行合成，得到合成脈沖雷達(dá)波，然后通過測(cè)量發(fā)射波和反射波的頻率差，來間接計(jì)算脈沖波的往返時(shí)間t，這樣就可以計(jì)算出被測(cè)的液位高度H。第17頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一稱重式液罐計(jì)量?jī)x稱重儀是根據(jù)天平原理設(shè)計(jì)的杠桿平衡時(shí)，有(p2—p1)A1L1=MgL2

(p2—p1)=Hρg式中L2=KiM0

第18頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一用一臺(tái)雙法蘭式差壓變送器測(cè)量某容器的液位，如圖4-15所示。已知被測(cè)液位的變化范圍為0～3m，被測(cè)介質(zhì)密度ρ=900kg/