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第三章物位测量仪表

第一节：概述

在化工生产中，对某些设备内的物位进行测量和调节也是十分重要的。它能为正常生产和质

量管理以及经济核算，提高经济效益提供可靠的依据。在连续生产过程中，维持某些设备内

的稳定（如锅炉、蒸发器、吸收塔)等,对保证生产安全、优质、高产等也是必不可少的。

一、物位测量的概念

我们把存在于罐、塔、槽以及自然界中的江、湖、水库等中的液体或水积存的相对高度或表

面位置叫做液位；把存在于料斗、罐、储仓，堆场等处的固体块、颗粒、粉料等堆积的相对

高度或表面位叫做料位；把在同一容器中，两种密度不同且互不相溶的液体之间或液体和固

体之间的分界面（亦称相界面）位置叫做界位。上述液位、料位、界位总称为物位。

用来对物位进行测量、报警和自动调节的自动化仪表称物位测量仪表。

二、物位测量仪表的分类

按工作原理分，物位测量仪表可分成直读式（包括玻管式、玻板式两类，而玻板式又可分为

透光式和折光式两种），浮力式（包括恒浮力式，变浮力式两类，而恒浮力式又可分为浮标

式与浮球式，其中浮球式还可分为内浮式和外浮式）、静压式（包括压力式和差压式）、电磁

式（包括电阻式、电容式、电感应式等）、声波式、核辐射式等。

第二节：浮力式液位计

浮力式液位计分为恒浮力式液位计和变浮力式液位计，以飘浮在液面上的浮子（浮标）将跟

随液位的变化而产生位移来测量液位制成的仪表为恒浮力式液位计。未完全浸沉于液体中的

浮筒（沉筒）所受的浮力将随液位的变化来进行液位测量的而标志的仪表称变浮力式液位计。

浮力式或浮筒是这类仪表的敏感元件，它能将液位的变化转换成位移或力的变化，然后通过

机械或电气或其它形式将液位的变化进行就地或远传显示，以实现对液位的测量。

浮力式液位计的主要特点是结构简单，工作可靠，不易受外界环境的影响，维修也较简便。

一、恒浮力液位计

恒浮力式液位计是利用浮子本身的重力和所受的浮力均为定值，浮子始终漂浮在液面上，并

跟随液面的变化而变化来进行测量液位的。常见的浮子式液位计可分为带有钢丝绳（或钢带）

的浮子式液位计、杠杆带浮子式液位计和依靠浮子电磁性能传递的液伴计（如：磁翻板式液

位计）。

二、变浮力式液位计

当物体被液体浸没的体积不同时，物体所受的浮力不同。根据悬浮于容器中其空间位置未变

的物体所受浮力的大小来求得物体被浸没的高度（即液位）。

浮筒式液位计根据此原理而标志的液位测量仪表。它主要由变送器和显示仪表两部分制成。

浮筒一般是用不锈钢制成的空心长圆柱体，被垂直地悬挂在被测介质中。它是利用扭力管

的反弹力与液位变化所引起的浮力变化相平衡而将液位信号转换成扭力管芯轴的角位移。当

液位低于浮筒下端时，浮筒的全部重力作用在杠杆上，因而作用在扭力管的扭力矩最大，扭

力管产生的扭力角最大（一般约为7度）。当液面高于浮筒下端时，作用工杠杆上的力为浮

筒的重力W与浮筒所受的浮力F之间的差值。因此，随着液位的逐渐升高，扭力矩逐渐减

小，扭力管所产生的扭角也相应减小，在最高液位时，扭角最小（约为2度）。

浮筒式液位计因不用轴、轴套、填料等进行密封，故它能测量最高压力达32MPa的容器中

的液位，浮筒的长度决定于仪表的量程。一般为300~2000mm。液位计的输出信号不仅与液

位高度有关，并且与被测介质液体的密度有关，因此在密度发生变化时，必须进行密度修正。

1、BYD-Ⅲ型电动液位变送器

是应用上述的变浮力原理，以浮筒作为敏感元件进行液位测量的并通过霍尔变送器将芯轴角

位移转换为电信号输出。为便于与DDZ-Ⅱ型电动单元组合仪表配用，经过电子线路将所得

的霍尔电动势VH转换成0~10mA的统一标准信号，以作为变送器的输出信号。BDY-Ⅲ型

液位变送器的测量范围有300、500、800、1200、1600、2000mm.，被测液体的比重范围为

0.5~1.5，精度为1.5级，负载电阻为0~1.2KΩ。

2、浮筒式液位计的校验

浮筒式液位计可用挂砝码法和水校法来进行校验。挂砝码法（又称干法）是将浮筒取下后，

挂上与各校验点对应的某一质量的砝码来进行的。该砝码所产生的力等于浮筒所产生的重力

（包括挂链所产生的重力）与液面在校验点时浮筒所受的浮力之差。

水校法（又称湿法）。当被测介质为水时，可直接校验。如果被测介质不是水，也可通过换

算用水代校，当浮筒全部被水浸没时浮筒的指示重力与浮筒被测介质全部浸没时的指示重力

相等。从而可得：

L水=ρx/ρ水*Lx(ρx为被测介质密度,Lx为浮筒长度)

例:已