热工仪表及自动化解读.ppt

4、 液位的测量与变送 在工业生产中，常遇到测量容器中介质的液位和界面的位置问题，液位测量是这个问题的一个方面。一般液位测量有两种目的：一种是通过液位测量来确定容器里的原料或产品的数量，以保证生产过程中各环节得到预先计划好的原料用量或进行经济核算；另一种是通过液位测量，了解液位是否在规定范围内，以便及时监视或控制容器液位，保证安全生产以及产品的质量和数量。 由于各种被测介质的性质不同，各种生产设备的操作条件也不同，所以需要各种各样的液位测量仪表，以满足生产的不同需要，下表列出了各种液位测量仪 表的主要特点和应用场合。 * 4、 液位的测量与变送 * 4、 液位的测量与变送 4.1 浮筒式液位计 浮筒式液位计是一种应用浮力原理测量液位的仪表。利用浮筒浸沉在被测液体中，当液位变化时，浮筒被浸没程度不同，浮筒所受浮力也不同。只要测出浮力的变化，液位的高低便确定了。它主要由浮筒、杠杆、扭力臂及芯轴等组成。浮筒垂直地悬挂在杠杆的一端，杠杆的另一端与扭力管、芯轴的B端垂直地固定在一起，并由固定在外壳上的支点所支撑。扭力管的A端通过法兰固定在仪表外壳上，芯轴的另一端为自由端，用来输出角位移。 * 4、 液位的测量与变送 * 4、 液位的测量与变送 当液位低于浮筒时，浮筒的全部重量作用在杠杆上，因而作用在扭力管上的扭力矩最大，使扭力管带动芯轴扭转的角位移也最大(约7°)。此时扭力管扭转产生的弹性反力矩与钮力矩相平衡；当液位高于浮筒下端时，作用在杠杆上的力为浮筒重量与浮筒所受浮力之差，因此，随着液位的升高，扭力矩将减小，扭力管带动芯轴的扭角也相应减小。在最高液位时，扭角最小 (约2°)。 由上可知，扭力管扭角的变化量即芯轴角位移的变化量Δθ与液位H成比例，其关系如下 Δθ= -KH 式中 K------- 转换系数。 * 4、 液位的测量与变送 即液位愈高，扭角愈小。若将扭角通过芯轴变成挡板或霍尔片的位移，并转换成相应的气信号或电信号，这样就构成了气动或电动转换部分。 浮筒式液位变送器的输出信号不仅与液位高度有关，而且还与被测介质的密度有关。因此 对于同一液位高度，当介质种类不同或因工艺操作条件变化使介质密度改变时，仪表的测量结果是不相同的。 * 4、 液位的测量与变送 4.2 差压式液位计 差压式液位计是应用差压计或差压变送器来测量变送器液位的，是目前应用得最广泛的一种液位测量仪表。差压式液位汁是利用容器内液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的，如图所示。 * + - H P气 P液 Q入 P出 排污 当差压变送器的一端接液相，另 一端接气相时根据流体静力学原理， 我们知道，变送器正压室受到的压力 为： Pl=P气十Hρg 式中 H 液位高度; ρ 介质密度; g 重力加速度; P气 气相压力。 图4-3 差压变送器测量液位示意图 4、 液位的测量与变送 差压变送器负压室压力P2=P气，则正负压室的差压为： ΔP=P1-P2 通常，被测介质的密度是已知的。因此，测得差压值就能知道液位高度。 若被测容器是敞口的，气相压力为大气压力，则差压变送器的负压室通大气就可以了，这时也可用压力变送器或压力计来直接测量液位的高低。图示容器是受压的，则将负压室与容器气相相连接，以平衡气相压力的静压作用。 * 4、 液位的测量与变送 为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大，易疑固等液体液位及引压管线被腐蚀、被堵的问题，而专门生产了法兰式差压变送器。变送器的法兰直接与容器上的法兰相连接，如图所示。作为敏感元件的测量头(金属膜盒)，经毛细管与变送器的测量室相通。在膜盒、毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有硅油，作为传压介质，并使被测介质不进入毛细管与变送器。 * 4、 液位的测量与变送 * + -——==-+ H h ρ气 正迁移情况 ρ + -——==-+ 3 1 2 法兰式液位变送器测液位 1、法兰 2、毛细管 3、变送器 三、自动控制基础知识 自动调节系统：指输出量基本保持某个不变值或是随时间和其他要求变化的系统。 调节对象：自动调节系统的工艺生产设备 给定值：生产中要求保持的工艺指标 偏差：在自动化系统中，e=x - z 给定值x大于测量值z时为正偏差，反之为负偏差；但在单独讨论调节器时，正好相反，即e=z