《第3章 过程测量仪表4（物位）》.ppt

一、概述 物位的定义： “物位”一词统指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。 物位是液位、料位、界位的总称。 液位指设备和容器中液体介质表面的高低。 料位指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度。 界位指相界面位置。容器中两种互不相溶的液体，因其重度不同而形成分界面，为液-液相界面；容器中互不相溶的液体和固体之间的分界面，为液-固相界面。液-液、液-固相界面的位置简称界位。 对物位进行测量、指示的仪表，称物位检测仪表。 一、概述 一、概述 直读式物位检测仪表 采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器中物位的高度。方法可靠、准确，但是只能就地指示。主要用于液位检测和压力较低的场合。 静压式物位检测仪表 基于流体静力学原理，适用于液位检测。 容器内的液面高度与液柱重量所形成的静压力成比例关系，当被测介质密度不变时，通过测量参考点的压力可测知液位。 这类仪表有压力式、吹气式和差压式等型式。 一、概述 浮力式物位检测仪表 其工作原理基于阿基米德定律，适用于液位检测。漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液面变动时其浮力会产生相应的变化，从而可以检测液位。 这类仪表有各种浮子式液位计、浮筒式液位计等。 电磁式物位仪表 是将物位变化转换为电量的变化，并通过对电量变化的测量间接测知物位。 一、概述 声波式物位仪表: 基于声学回声原理，通过测量超声波由发射到返回的时间推算物位的高度。 辐射式物位仪表: 利用伽玛射线穿过介质时，其辐射强度随介质的厚度而衰减的原理测量物位。 将压力计与容器底部相连，根据流体静力学原理，所测压力与液位的关系为： p = ρgH p — 容器内取压平面上由液柱产生的静压力 ρ— 容器内被测介质的密度 g — 重力加速度 H — 从取压平面到液面的高度 差压变送器的高压侧与容器底部的取压管相连，低压侧与液面上方容器的顶部相连。 如果容器上部空间为干燥的气体，则此时差压变送器高，低压侧所感受的压力分别为： 差压变送器所受的压差 因此，可以根据差压变送器测得的差压按下式计算出液位的高度 静压式液位计特点： 利用静压原理测液位，就是把液位测量分别转化为压力或差压测量。 各种压力和差压测量仪表，只要量程合适，都可用来测量液位，分别叫压力式液位计和差压式液位计。 由差压式液位计的测量原理可知，液柱的静压差 △P 与液位高度 H 满足式 的条件是： 在这种情况下，差压变送器处于理想条件下的无迁移工作状态。 假定采用输出为 4mA ～ 20mA 的DDZ-Ⅲ差压变送器，对应关系如图： 在实际应用中存在的问题： 差压变送器的安装位置不能与最低液位处于同一水平面上； 导压管路中有隔离液。 a图，差压变送器高低压室所受压力分别为： 零点迁移功能 为使变送器输出与被测液位仍保持无迁移对应关系，必须应用差压变送器的零点迁移功能来抵消静压影响。 高低压室所感受的压差为 *负迁移： 为了使变送器输出与被测液位之间仍然保持无迁移情况的对应关系。就必须借助差压变送器的零点迁移功能来抵消这静压力的影响。 例题：如图所示为一密闭储罐，容器中液体密度为ρ1，待测液位为H，试回答下列问题： 1、该差压变送器是否需要迁移？如果需要的话，需要正迁移还是负迁移？迁移量为多少？ 2、画出迁移前后的特性曲线。 3、迁移后的测量范围为多少？ 二、物位检测方法 2.2 磁浮子式液位计 磁浮子式液位计是一种浮力式液位计，利用浮力原理，靠漂浮于液面上的浮子随液面升降的位移反映液位的变化。 磁浮子式就地指示型液位计 磁浮子式液位计的特点： 结构简单，设计合理，显示清晰直观。 主要用于中小容器和生产设备的液位或界面的测量。 二、物位检测方法 2.3、电容式物位计 工作原理：将被测介质物位的变化转化成电容量的变化，并通过对电容的检测与转换将其变为标准的电流信号输出。 电容式物位计大致可分成三种工作方式。 方式二： 图 （b）适用于非金属容器，物料为非导电性液体的液位的测量。 中心棒状电极的外面套有同轴金属筒，通过绝缘支架固定，金属筒的上下开口，使筒内外的液位相同。 中央圆棒与金属套筒构成两个电极，电容介质为气体和液体物料。这样电容与容器的形状无关，只取决于液位的高低。 方式三： 图 （c）适用立式圆筒形导电容器，且物料为导电性液体的液位测量。 中央圆棒电极包有绝缘材料，作为介质，导电液体和容器壁共同作为外电级。 总电容由绝缘材料介电常数和液位高度构成。 电容式物位计特点： 电容式物位计可测量液位、粉状料位、也可测界位，具有结构简单，安装要求低等特点。 但当被测介质粘度较大时，液位下降后，电极表面仍会粘附一层被测介质，从而造成虚假液位