第5章物位检测仪表要点解析.ppt

第五章 物位检测仪表 物位，料位、液位和分界面的统称。 通过对物位的测量，不但可确定容器内贮料的数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算，亦可保证生产过程在安全和合理状态下顺利进行。 由于被测物料的性质千差万别，物位测量方法很多，本章主要介绍工厂中常用的物位检测仪表的原理与应用。 第五章物位检测仪表 第一节 浮力式液位计 第二节 差压式液位计 第三节 电容式物位计 第四节 电导物位传感器 第五节 音叉物位计 第六节 微波物位计 第七节 核辐射物位检测 第八节 磁致伸缩液位计 第九节 超声波液位计 第一节浮力式液位计 浮力式液位计是基于物体在液体中受浮力作用的原理工作的。浮子漂浮在液面上或半浸在液体中随液面上下波动而升降，浮子所在处就是液体的液位。前者是浮子法，后者是浮力法，是应用最广的液位计。 一、浮子式液位计 浮子式液位计是一种维持力不变的即恒浮力式液位计。它是在液体中放置一个浮子，也称浮标，可随液面变化而自由浮动。 浮子随液面的升降，通过绳索和滑轮带动指针，便指示出液位数值。如果把滑轮的转角和绳索的位移，经过机械传动后转化为电阻或电感等变化，就可以进行液位的远传、指示记录液位值。 二、磁翻转浮标液位计 为克服玻璃管浮标液位计易碎问题，在浮标上设置永久磁铁，安装在非导磁不锈钢导筒内，它随导筒内的液位升降，借助于磁耦合作用，使导管外翻转箱内的红白相间的翻板或翻球依次翻转。有液体的位置红色朝外，无液体的位置白色朝外，因此红色就是液位所在，液位高度由标尺显示。 三、浮筒式液位计 浮子改成浮筒，将它半浸于液体之中，当液面变化时，浮筒被液体浸没的体积随着变化而受到不同的浮力，通过测量浮力的变化可以测量液位。 第二节差压式液位计 测量原理：利用容器内液位变化时，由液柱高度产生的静压也相应变化的原理工作的，用差压计测得的差压与液位高度成正比，常用来测量敞口容器和密封容器的液位。 使用注意事项：习惯上应使变送器输出信号与液位相对应(如液位范围0-H，则差变输出的Imin正好对应0液位，而Imax对应H)，使用时可能需对差压变送器进行零点迁移。 一、敞口容器的液位检测 如图所示，差压变送器两端差压ΔP为： ΔP=(h+h1+h2)ρg=hρg+Z0 (Z00 ) 显然可由差压信号得到液位。但为使变送器输出信号(这里是4-20mA)正好对应液位(0-H)，要进行零点正迁移(?)。 为什么要进行零点迁移的实例说明 设前页图中H=0.5m，h1+h2=0.2m，则根据H选DDZ-III差变量程为0～4.905kPa(0.5×9.81)，而Z0=1.962kPa。若不迁移，则当h=H时，ΔP=6.867kPa，I0＞20mA，已超出差变正常使用范围。需采取措施解决此问题： 方法一：另选大量程差压变送器【缺点：会降低测量精度】。 方法二：进行零点迁移。将变送器的零点正向迁移到Z0=1.962kPa的位置，迁移后，上、下限变为1.962kPa和6.867kPa，但量程不变，仍为4.905kPa，输出仍是4~20mADC。 显然进行零点迁移方法为最佳方案。 二、密闭容器的液位检测 测量密闭容器中的液泣，差压变压器的正压室仍与容器的下部取压点相连，低压室则与容器的密闭空间相连通。 三、特殊介质液体液位测量 某些特殊液体，如腐蚀性、含固体颗粒、易结晶、易沉淀或粘度大等液体的液位测量，不能采用普通差压变送器而只能采用法兰式差压变送器【因为容易造成堵塞或差变损坏】。 法兰测头是一不锈钢膜盒，膜盒内充以硅油，用毛细管引到差压变送器的测量室。 第三节 电容式物位计 一、检测原理 圆筒形电容器的电容量C为： C=2πεL/ln(D/d)=kL 可见当将电容传感器插入被测介质中，电极浸入介质中的深度随物位高低而变化，电极间介质的升降，必然改变两极板间的电容量，从而可以测出物位。 二、电容物位传感器 (一)导电液体电容传感器 水、酸、碱、盐及各种水溶液等导电液体电容液位传感器一般用直径为d的不锈钢或紫铜棒做电极，外套聚四氟乙烯塑料绝缘管或涂以搪瓷绝缘，如图。电容传感器插在直径为D0容器内的液体中， 通过检测传感器电容变化量即可知液位的高低。 由图可知当液位由零变化到H时，电容传感器的电容变化量CX为 (二)非导体液体电容传感器 非导电液体，不要求电极表面绝缘，可以用裸电极作内电极，外套以开有液体流通孔的金属外电极，通过绝缘环装配成电容传感器。 (三)粉粒状物料电容传感器 在测量粉粒状非导电介质如矿石、合金、石灰、干燥水泥、粮食等的料位，是长期困扰的难题，至今还没有一个准确可靠的测量方法。 三、射频导纳电容物位计 射频导纳电容物位计是上世纪90年代发展起来的，是电容物位计的换代产品，它是由检测与