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第九章 液位检测仪表 华北电力大学核科学与工程学院 * 第九章 液位检测仪表 章节内容 9.1 液位测量概述 9.2 常见液位检测仪表测量原理 差压式液位计 超声波式液位计 电气式液位计 霍尔式液位计 核辐射式液位计 9.3 核反应堆水位测量 蒸汽发生器水位测量 稳压器水位测量 压力容器水位测量 9.1 液位测量概述 概述 物位统括液位、料位和界面的位置。 液位是指容器、河道和水库里液体的表面位置。 液位计主要是指用来测量液位的仪表及附属设备。 在核电站中，液位是十分重要的检测和控制参数。反应堆压力容器内冷却剂的液位以及稳压器、蒸汽发生器等设备中的液位直接反映了反应堆的运行工况。 由于反应堆中的辐照、高温、腐蚀等问题，同时考虑到检测仪表作为反应堆危急停堆系统的一部分，堆内液位测量仪表对可靠性的要求很高。 液位计的种类 直读式液位测量仪表 浮子式液位测量仪表 静压式液位测量仪表 电气式液位测量仪表 超声波式液位测量仪表 核辐射式液位测量仪表 光学式等其他液位测量仪表 各种液位测量仪表检测示意图 9.2.1 差压式液位计 静压式液位传感器是基于流体静力学原理，通过液柱静压的方法对液位进行测量。液位—压力转换的方式主要有压力式和差压式。 若液位的高度位h，则液体底部的压力为： 所以测得表压力p即可求得液位高度h。 h 1、压力式液位计 适用于敞口容器的液位测量，即直接测量容器底部压力得到液位。如下图所示，测压仪表通过导压管与容器底部相连，由测压仪表的压力指示值，便可推知液位的高度。 其关系为 法兰式压力变送器测量液位 用压力表测量液位 2、差压式液位计 适用于密闭容器的液位测量。对于该类容器来说，测量容器底部压力，除与液面高度有关外，还与液面上部介质压力有关。如图所示，差压变送器正、负室压力分别为 于是 因此抵消了容器上部压力变化对 测量的影响。 安装方式：导压管、法兰式。 零点迁移问题 产生原因：由于取压口和差压变送器的安装位置不同造成液位仪表存在零点迁移问题。 （1）无迁移 特征：差压变送器的正压室取压口正好与容器的最低液位处于同一水平位置。作用于变送器正、负压室的差压ΔP与液位高度H的关系为ΔP=Hρg。 当H =0时，正负压室的差压ΔP=0，变送器输出信号为4mA；当H= Hmax时，差压ΔPmax=ρgHmax，变送器的输出信号为20 mA。 （2）负迁移 形成原因是加隔离罐或采用法兰式测压差。此时差压变送器的正、负压室的压力分别为： 于是正、负压室的压差为： 当被测液位H=0时，ΔP=-（h2-h1）ρ2g0，使变送器在H=0时输出电流小于4 mA；H=Hmax时，输出电流小于20 mA。 （3）正迁移 变送器的安装位置与容器的最低液位（H=0）不在同一水平位置。此时，正、负压室的压力分别为： 于是正、负压室的压差为： 当被测液位H=0时，ΔP=h1ρg 0，从而使变送器在H=0时输出电流大于4 mA；H=Hmax时，输出电流大于20 mA。 （a）无迁移 （b）负迁移 （c）正迁移 0 5000 4 20 2000 7000 ΔP (Pa) -2000 3000 I0(mA) 差压式液位计正负迁移特性 9.2.2 超声波式液位计 测量原理：利用超声波在气体和液体吸收衰减的不同或超声波传播过程中遇到界面发生反射的特性，进行液体液位的测量。因此，在容器底部或顶部安装超声波发射器和接收器，发射出的超声波在相界面被反射。并由接收器接收，测出超声波从发射到接收的时间差，便可测出液位高低。 超声波液位计按传声介质不同，可分为气介式、液介式和固介式三种；按探头的工作方式又可分为自发自收的单探头方式和收发分开的双探头方式。 9.2.3 电气式液位计 定义：将液位转换为电信号，并且用它来测量和控制液位的仪表。 种类：电阻式、电容式和电感式等。 功能： 作为就地仪表； 远传至控制室，实现对液位的显示、控制和调节。 1、电阻式液位计 传感器电阻 缺点 无法测量腐蚀性液体或能使极棒表面结垢和生锈的介质。 2、电容式液位计 原理：在平行板电容器之间充以不同介质时，其电容量的大小是不同的。可以用测量电容量的变化来检测液位或两种不同介质的液位分界面。 种类： 导电液体电容式液位计 非导电液体电容式液位计 （1）导电液体电容式液位计 电容器的电容量： 当H=0时，电容量： 则得到液位为H时： D0 导电液体的电容式液位计原理图 1-内电极；2-绝缘套管；3-虚假水位；4-容器 （2）非导电液体的