流量物位PPT課件

1、 流體的數(shù)量可以用體積(容積)來計(jì)量，也可以用質(zhì)量來表示。即所謂的體積流量Q和質(zhì)量流量M。 若流體密度為， 則如果流體密度、體積流量是時(shí)變的，則某一時(shí)段內(nèi)的質(zhì)量流量為 ：QM10)()(ttdttqtM二者的關(guān)系：第1頁/共85頁流量的測量與變送分類體積流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì) 橢圓齒輪式旋轉(zhuǎn)活塞式壓差流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)靶式流量計(jì)電磁流量計(jì)渦輪流量計(jì)旋渦式流量計(jì)超聲波流量計(jì)采用固定容積空間逐次衡量過流容積通過測量過流速度，用過流面積換算成流量。通過計(jì)量可壓縮流體的質(zhì)量通過測量流體速度，用過流面積換算成流量容積式流量計(jì)速度式流量計(jì)直接法間接法慣性式質(zhì)量流量計(jì)補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)第2頁/共85頁微流量測量小流量

2、大流量脈動(dòng)流流量雙向流流量強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)流量高粘度介質(zhì)流量高溫高壓介質(zhì)流量低溫低壓介質(zhì)流量第3頁/共85頁二、差壓流量計(jì) 流體在管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。 孔板 噴嘴 文丘里管第4頁/共85頁 具有一定能量的流體才有可能在管道中流動(dòng)，流體因流動(dòng)而具有動(dòng)能，因具有一定的壓力和高度而具有勢能。這兩種能量在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)換。 流體的動(dòng)能和勢能，加上克服流動(dòng)阻力的能量損失，其總能量是守衡的。 當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于節(jié)流裝置造成流束的局部收縮，設(shè)流體為不可壓縮流體，則流體體積不變，但流體的流速發(fā)生變化，流體的動(dòng)能發(fā)生變化，其勢能也發(fā)生對應(yīng)變化，流

3、體在孔板前后的壓力、流速典型分布如圖。節(jié)流現(xiàn)象的原因第5頁/共85頁靜壓能表現(xiàn)在流體對管壁的壓力，動(dòng)能表現(xiàn)在流體有流動(dòng)速度。這兩種能量在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化?？装迩胺€(wěn)定流動(dòng)段-截面流束未收縮前壓力平均流速v1流束最小處截面流束最小處壓力平均流速v2圖3-18 孔板裝置及壓力、流速分布圖平均流速v3v1=v3第6頁/共85頁圖3-18 孔板裝置及壓力、流速分布圖注意第7頁/共85頁節(jié)流裝置導(dǎo)壓管差壓計(jì)差壓式流量計(jì)測量原理基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測量。p1p2+-節(jié)流裝置引壓管差壓變送器第8頁/共85頁2. 流量基本方程 設(shè)流體在孔板前面的穩(wěn)定流段I-

4、I的平均流速為 、壓力為 ， 流體在流束收縮到最小截面II-II的平均流速為 、壓力為 ， 則依據(jù)伯努利流體方程，必有1P122PgggPggP2222222222111截面處能量= 截面處能量+損耗 靜壓能 動(dòng)能 靜壓能 動(dòng)能 損耗)(22CgPzg式中g(shù)為重力加速度；z為垂直高度；式中g(shù)為重力加速度;z為垂直高度; 常數(shù)C()代表不同流線上的總能量 動(dòng)能+勢能+壓能=總能量 第9頁/共85頁 流體的體積流量故： 因?yàn)樽钚×魇奈恢秒S流速而變化，故用固定取壓點(diǎn)來代替之。令：孔板的開孔面積則 2211FFQ21222222221)(222FFPP2121PPPP02FF10FFm 0F第10頁

5、/共85頁 考慮到流體的壓縮性和孔板的熱脹冷縮，引入膨脹校正系數(shù) ，則校正后的流量方程為 )(2121222PPm)(2)(212102102222PPFPPFmFQ)(2210PPFQ令 流量系數(shù)221m第11頁/共85頁3. 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 GB/T2624- 93 流量測量節(jié)流裝置用孔板， 噴嘴和文丘里管 1 徑距取壓 2 角接(環(huán)室)取壓 不同取壓方式，不同的流量系數(shù)取值在孔板前后端面與管壁的夾角處取壓在孔板前后端面D與0.5D處取壓3 法蘭取壓 在孔板前后端面1英寸處取壓第12頁/共85頁 優(yōu)點(diǎn)： 原理簡明，設(shè)備簡單，技術(shù)成熟，易掌握，應(yīng)用最廣; 適用于液體、氣體、蒸汽等測量;P1.

6、安裝要求直管段、測量范圍小，壓力損失較大;2. Q=K ，非線性刻度;3. 差壓式流量計(jì)對管徑小于50mm、低雷諾數(shù)的流體的測量精度不高;4. 在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往具有比較大的測量誤差，有的甚至高達(dá)1020。 缺點(diǎn)：第13頁/共85頁第三節(jié) 流量檢測及儀表被測流體工作狀態(tài)的變動(dòng)。被測流體工作狀態(tài)的變動(dòng)。節(jié)流裝置安裝不正確。節(jié)流裝置安裝不正確?？装迦肟谶吘壍哪p?？装迦肟谶吘壍哪p。導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象。導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象。差壓計(jì)安裝或使用不正確。差壓計(jì)安裝或使用不正確。第14頁/共85頁三、動(dòng)壓式流量測量原理靶式流量計(jì) 在管道中央放置一塊垂直于流體流向的同軸

7、圓片形靶板，流體沿靶周圍的環(huán)形間隙流過時(shí)，流體沖擊靶板，靶板上受到一個(gè)力F，理論分析與大量實(shí)驗(yàn)證明，力F與流體流速的平方成正比關(guān)系，有 F122gAKFdF比重。推力系數(shù)；流體流速；靶受力面積；:KAd第15頁/共85頁比重。推力系數(shù)；流體流速；靶受力面積；通面積；環(huán)形間隙的面積，即流:220000KAAFAKgAAKFgAAQddd第16頁/共85頁四、容積式流量測量橢圓齒輪流量計(jì)第17頁/共85頁容積式流量測量橢圓齒輪流量計(jì)1.1.工作原理工作原理圖3-30 3-30 橢圓齒輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理通過橢圓齒輪流量計(jì)的通過橢圓齒輪流量計(jì)的體積流量體積流量04nVQ 2.2.使用特點(diǎn)使用特點(diǎn) 適用于

8、高黏度介質(zhì)的流量測量。適用于高黏度介質(zhì)的流量測量。 測量精度較高，壓力損失較小，測量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。安裝使用也較方便。 橢圓齒輪流量計(jì)的入口端必須加橢圓齒輪流量計(jì)的入口端必須加裝裝過濾器過濾器。被測流體中若含有固體。被測流體中若含有固體顆粒，會(huì)引起齒輪磨損以至損壞。顆粒，會(huì)引起齒輪磨損以至損壞。 橢圓齒輪流量計(jì)的使用溫度有一橢圓齒輪流量計(jì)的使用溫度有一定范圍。使用溫度不能過高，否則定范圍。使用溫度不能過高，否則可能使齒輪膨脹卡死。可能使齒輪膨脹卡死。 橢圓齒輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加橢圓齒輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本較高。工成本較高。 ：半月形測量室的容積橢圓齒輪的旋轉(zhuǎn)速

9、度0:Vn第18頁/共85頁特點(diǎn)： 由于橢圓齒輪流量計(jì)是基于容積式原理測量的，與流體的粘度、密度、雷諾數(shù)等參數(shù)無關(guān)。 因此，安裝時(shí)不需要有直管段，對流體的流動(dòng)狀態(tài)無要求，特別適用于高粘度介質(zhì)的流量測量。測量精度高，最高可達(dá)0.1%。第19頁/共85頁五、動(dòng)能式流量測量原理渦輪流量計(jì) 在流體流動(dòng)的管道內(nèi)，安裝一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪，當(dāng)流體通過葉輪時(shí)，流體的動(dòng)能使葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，在規(guī)定的流量范圍和一定的流體粘度下，轉(zhuǎn)速與流速成線性關(guān)系。因此，測出葉輪的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)，就可確定流過管道的流體流量或總量。 第20頁/共85頁渦輪上的螺旋形葉片用高導(dǎo)磁系數(shù)的不銹鋼材料制成。導(dǎo)流器用以穩(wěn)定流體的流向外殼由非導(dǎo)磁的不

10、銹鋼制成第21頁/共85頁渦輪流量計(jì)的工作過程 當(dāng)流體通過渦輪葉片與管道之間的間隙時(shí)，葉片前后的壓差力推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)。高導(dǎo)磁性的渦輪葉片就周期性地掃過磁鋼底部，使磁路的磁阻發(fā)生周期性的變化，線圈中的磁通量也跟著發(fā)生周期性的變化，線圈中便感應(yīng)出脈沖電信號(hào)。其頻率與渦輪的轉(zhuǎn)速成正比，即與流量成正比。NS第22頁/共85頁輸出脈沖頻率 f 與被測流量 Q 之間的關(guān)系： f = NQ N儀表常數(shù)NS第23頁/共85頁渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)第24頁/共85頁渦輪組件表頭潤滑系統(tǒng)磁力耦合Fisher-Daniel氣體渦輪流量計(jì)第25頁/共85頁第26頁/共85頁工作原理在管道兩側(cè)安放磁鐵，流動(dòng)的液

11、體當(dāng)作切割磁力線的導(dǎo)體，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與流體的流速成正比關(guān)系。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變、管道直徑一定時(shí)，流體切割磁力線而產(chǎn)生的感應(yīng)電勢E的大小僅與流體的流 v 速有關(guān)。第27頁/共85頁式中： E 感應(yīng)電勢； B 磁感應(yīng)強(qiáng)度； D 管道直徑； v 流體速度。當(dāng)BD一定時(shí)，感應(yīng)電勢E與流速v成正比。 感應(yīng)電勢的方向由右手定則判斷，其大小為： E= BDv 體積流量Q與流速v的關(guān)系為：214QD v214DQD vE= kE4BE v Q第28頁/共85頁變送器結(jié)構(gòu) 變送器由測量管和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。 測量管兩側(cè)分別繞有馬鞍形的勵(lì)磁線圈。 為了避免直流磁場產(chǎn)生的直流感應(yīng)電勢使電極周圍導(dǎo)電液體電解，導(dǎo)致

12、電極表面極化，而減小感應(yīng)電勢，一般采用交流勵(lì)磁。第29頁/共85頁為了避免磁力線被測量管的管壁短路，并使測量導(dǎo)管在磁場中盡可能地降低渦流損耗，測量導(dǎo)管應(yīng)由非導(dǎo)磁的高阻材料制成，如不銹鋼。但內(nèi)壁必須涂一層絕緣襯里，如環(huán)氧樹脂。以防止感應(yīng)電勢被短路。電磁流量傳感器電磁流量變送器第30頁/共85頁輸出的電信號(hào)與流量間呈線性關(guān)系，死區(qū)??；測量導(dǎo)管內(nèi)無任何阻礙物，因而被測流體的壓力損失很小。管內(nèi)無可動(dòng)部件，故使用壽命長；可以測量各種導(dǎo)電、腐蝕性液體(氣體)的流量;流體可以含有固體顆粒、懸浮物或纖維等。輸出信號(hào)與流量之間的關(guān)系不受流體的物理性質(zhì)(例溫度、壓力、粘度等)變化和流動(dòng)狀態(tài)的影響。測量響應(yīng)速度快，

13、可用來測量脈動(dòng)流量。對直管段要求不高；優(yōu)點(diǎn)：第31頁/共85頁由于感應(yīng)電勢數(shù)值很小，后級(jí)采用高放大倍數(shù)的放大器，很容易受外界電磁場干擾的影響。使用中要注意維護(hù)，防止電極與管道間絕緣的破壞。安裝時(shí)要遠(yuǎn)離一切磁源。不能有振動(dòng)。 只能用來測量導(dǎo)電液體的流量，要求導(dǎo)電率不小于水的導(dǎo)電率。不能測量氣體、蒸汽及石油制品等的流量。缺點(diǎn)：第32頁/共85頁七 、旋渦式流量計(jì)利用流體遇到阻礙物后產(chǎn)生的旋渦來測量流量?？梢杂脕頊y量管道中的液體、氣體和蒸汽的流量。旋渦式流量計(jì)有兩類：旋進(jìn)型旋渦流量計(jì)和卡曼型旋渦流量計(jì)（常稱渦街流量計(jì)）。旋進(jìn)型卡曼型第33頁/共85頁渦街流量計(jì)測量原理在測量管道中垂直插入一個(gè)非流線形

14、的柱狀物（圓柱或三角柱）作為阻流體。當(dāng)流體受到阻礙物阻擋時(shí)，會(huì)在阻礙物的下游處產(chǎn)生兩列平行、且上下交替出現(xiàn)的旋渦。因?yàn)檫@些旋渦有如街道旁的路燈，故有“渦街”之稱，又因此現(xiàn)象首先被卡曼（Karman）發(fā)現(xiàn)，也稱作“卡曼渦街”。第34頁/共85頁實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)兩列旋渦的間距h和同列相鄰兩個(gè)旋渦之間的距離 l 之比能滿足hl0.218時(shí)，所產(chǎn)生的渦街是穩(wěn)定的。滿足如下關(guān)系：dvSft= f 單側(cè)旋渦發(fā)生頻率St 斯特勞哈爾系數(shù)v 流體平均流速d 圓柱體直徑 式中：v公式表明， St 為常數(shù)時(shí)，單側(cè)旋渦的發(fā)生頻率 f 與流體平均流速v成正比。第35頁/共85頁v測得 f 便可算出體積流量QQ = A1v

15、 = A1Stfd A1管道中旋渦發(fā)生體處流通截面積。 A1 A1q旋渦流量計(jì)的特點(diǎn)是精確度高、測量范圍寬、沒有運(yùn)動(dòng)部件、壓力損失小。第36頁/共85頁旋渦頻率的檢測方法都是利用旋渦的局部壓力、密度、流速等的變化作用于敏感元件，產(chǎn)生電信號(hào)，再經(jīng)放大整形，得到脈沖信號(hào)輸出。圖3-34 圓柱檢出器原理圖1空腔；2圓柱棒；3導(dǎo)壓孔；4鉑電阻絲；5隔墻 熱敏檢測法熱敏檢測法 電容檢測法電容檢測法 應(yīng)力檢測法應(yīng)力檢測法 超聲檢測法超聲檢測法漩渦頻率的檢測方法漩渦頻率的檢測方法例1：熱敏檢測法溫度t 電阻R第37頁/共85頁如圖所示，圓柱形內(nèi)腔的中心位置上安裝一個(gè)鉑電阻，通以電流時(shí)產(chǎn)生熱量，使內(nèi)腔溫度高于

16、腔外。當(dāng)流體產(chǎn)生旋渦時(shí)，產(chǎn)生旋渦的一側(cè)流體流速低，靜壓高，使一部分流體由導(dǎo)壓孔進(jìn)入內(nèi)腔，向未產(chǎn)生旋渦的一側(cè)流出，帶走一部分熱量，鉑絲溫度降低，電阻減小。每產(chǎn)生一個(gè)旋渦，鉑電阻就變小一次。 測量出鉑電阻變化的頻率就測定了旋渦頻率，也就測得了流量。 第38頁/共85頁鉑絲阻值的變化頻率，采用一個(gè)不平衡電橋進(jìn)行轉(zhuǎn)換，經(jīng)放大和整形，再變換成直流電流信號(hào)輸出，供顯示，累積流量或進(jìn)行自動(dòng)控制。鉑電阻絲電橋輸出信號(hào)頻率fv= 2f第39頁/共85頁八、超聲波流量計(jì) 超聲波流量測量屬于非接觸式測量。它通過發(fā)射超聲波，穿過流動(dòng)的流體，被接收后，經(jīng)過信號(hào)處理反映出流體的流速。根據(jù)流速便能算出流量。 超聲波的測量有

17、多種不同的方式。如：傳播時(shí)間法、旋渦法、多普勒效應(yīng)法等。第40頁/共85頁例2：超聲波檢測法如圖所示，A為發(fā)射換能器，發(fā)射出超聲波。B為接收換能器，接收A發(fā)射的超聲波。原理： 由于旋渦的旋轉(zhuǎn)方向、壓力和流體密度的周期變化，導(dǎo)致了對超聲波的折射、反射和吸收等效應(yīng)，而形成了對超聲波束的調(diào)制作用，這時(shí)B所接收到的不再是一個(gè)等幅波信號(hào)，其幅度變化的次數(shù)與旋渦個(gè)數(shù)一致，從而測得流速的大小。第41頁/共85頁傳播時(shí)間法 根據(jù)聲波在流體中的傳播速度順流時(shí)會(huì)增大、逆流時(shí)會(huì)減小的原理測流速。檢測方法有： 時(shí)差法 測超聲波在順流、逆流時(shí)的傳播時(shí)間差； 相位差法 測超聲脈沖在順流、逆流時(shí)的相位差 ； 頻差法 測超聲

18、脈沖在順流、逆流時(shí)的重復(fù)頻率；v v 因頻差法可以不受聲速變化影響，使用較多。v v第42頁/共85頁 頻差法原理 根據(jù)超聲脈沖在順流、逆流時(shí)的重復(fù)頻率差測量流速。順流發(fā)射的一組換能器和逆流發(fā)射的一組換能器各自組成發(fā)射接收的閉路循環(huán)系統(tǒng)。測量時(shí)由發(fā)射換能器發(fā)射一個(gè)脈沖，經(jīng)過流體傳播，被接收換能器接收放大后，再送至發(fā)射換能器發(fā)射第二個(gè)脈沖。如此循環(huán)，兩組發(fā)射接收的循環(huán)頻率分別為1cLvf2c-Lvf v vc： 超聲波發(fā)射速度;v: 流體流速;第43頁/共85頁 可見，只要測出一定時(shí)間內(nèi)兩組閉路循環(huán)系統(tǒng)的脈沖循環(huán)頻率之差，就可測得流速。而流速乘以管道截面積則得流量。2fLv Lvf2兩組頻率差值

19、為則流速第44頁/共85頁超聲波流量計(jì) 多普勒效應(yīng)：當(dāng)一束波射向移動(dòng)的物質(zhì)并產(chǎn)生散射時(shí)，其散射波的頻率會(huì)產(chǎn)生變化（頻移），且頻率變化量與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度成正比。粒入散vfffd2sincos2第45頁/共85頁特點(diǎn)：v超聲波流量計(jì)屬非接觸式測量，不會(huì)影響被測流體的流動(dòng)狀況。測量液體流量精度可達(dá)0.2級(jí)，測量氣體流量精度可達(dá)0.5級(jí)。量程范圍可達(dá)201。v要求流體清潔，以避免對超聲波束的干擾。測量管前后要有足夠長的直管段，以保證流速均勻。第46頁/共85頁九、 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 垂直流道中的金屬轉(zhuǎn)子在壓差力和重力的共同作用下平衡。 壓差與流速有關(guān)； 流速取決于轉(zhuǎn)子的位置。 由轉(zhuǎn)子高度可直接讀取通過的流量

20、； 測量轉(zhuǎn)子位置可進(jìn)一步獲得相應(yīng)的電氣信號(hào)。 以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來測量流量的大小，即以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來測量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測量恒壓降、變節(jié)流面積的流量測量方法。方法。AgVhQfft2。：轉(zhuǎn)子的最大橫截面積：轉(zhuǎn)子浮起的高度：儀表常數(shù)；：被測流體的密度轉(zhuǎn)子的材料密度，體積，AhVft:第47頁/共85頁第48頁/共85頁圖3-29 LTD系列電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計(jì)第49頁/共85頁十、質(zhì)量流量計(jì) 間接式質(zhì)量流量計(jì) 分別測量體積流量和密度再用乘法計(jì)算出質(zhì)量流量。 直接式質(zhì)量流量計(jì) 利用科氏力的作用使彎曲的彈性管道兩側(cè)產(chǎn)生

21、震動(dòng)相位差。v 質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，只用于壓力變化較大的可壓縮流體。第50頁/共85頁十一、流量的補(bǔ)償計(jì)算問題1. 質(zhì)量流量的密度補(bǔ)償計(jì)算)()(tQtM2. 氣體流量的溫度、壓力補(bǔ)償計(jì)算 對理想氣體,波義耳定律RTPV222111TVPTVP第51頁/共85頁小結(jié)流量測量流量測量質(zhì)量流量質(zhì)量流量體積流量體積流量 累計(jì)流量累計(jì)流量 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)作業(yè)：30,31,32,39,40,41,42第52頁/共85頁3.4 物位的測量與變

22、送 物位 液位：容器中液體表面的高低 料位：容器中固體的堆積高度 界面：兩相物質(zhì)的交界面 意義 測量物位的絕對值，以確定原料、輔料、半成品及成品的數(shù)量； 測量物位的相對值，以監(jiān)測和控制生產(chǎn)工藝；第53頁/共85頁物位計(jì)的分類直讀式物位計(jì)浮力式物位計(jì)差壓式物位計(jì)電磁式物位計(jì)核輻射式物位計(jì)聲波物位計(jì)光電式物位計(jì)恒浮力、變浮力壓力式、差壓式R、 L、 C式超聲波物位計(jì)遮斷式、反射式、阻尼式普光式、激光式稱重式、 熱敏式、射流式第54頁/共85頁靜壓式液位變送器浮球液位變送器浮球液位變送器靜壓式液位變送器第55頁/共85頁電容式物位變送器超聲波物位變送器第56頁/共85頁一、直讀式物位計(jì) 用帶有刻度的

23、透明物質(zhì)（如玻璃、有機(jī)玻璃）作為容器壁的一部分或連通管，可以直接顯示容器內(nèi)液位的高低。第57頁/共85頁二、浮力式物位計(jì) 利用浮子高度隨液面或液體界面變化而變化的原理工作。第58頁/共85頁浮子式液位計(jì)原理 浮子式液位計(jì)實(shí)物圖浮子式液位計(jì)原理圖第59頁/共85頁鋼帶液位計(jì)原理圖鋼帶液位計(jì)原理第60頁/共85頁變浮力式液位計(jì) 沉筒液位計(jì) 連通力:F容器將一個(gè)橫截面相同、重量為W的圓筒形金屬浮筒掛在連桿上，連桿的另一端為傳感器（代之以壓力彈簧）。當(dāng)沉筒的一部分被液體浸沒時(shí)，由于受到液體的浮力作用，將使沉筒向上移動(dòng)帶動(dòng)連桿而壓縮彈簧，當(dāng)它們的力矩平衡時(shí)，沉筒停止移動(dòng)。 H第61頁/共85頁原理沉筒所

24、受到的浮力為 HSf由力矩(杠桿)平衡原理，有 21)(lFlfW設(shè)彈簧的壓縮系數(shù)為K, 變形為x，則有21)(lkxlSHW當(dāng)液位變化 h時(shí)，設(shè)彈簧的變化為X ，當(dāng)達(dá)到新的平衡時(shí) ,有21)()(lxxklhHSWhkhkllSx21第62頁/共85頁三、差壓式物位計(jì) 利用物料內(nèi)靜壓力與物料深度或堆積高度成正比的關(guān)系進(jìn)行測量。液體密閉容器液體敞開容器固體稱重倉第63頁/共85頁靜壓測量原理 差壓液位檢測原理AHBPAPPPHAB第64頁/共85頁第65頁/共85頁 p1= H g + p2 p = p1-p2= H g 式中：式中： H液位高度；液位高度； 介質(zhì)密度；介質(zhì)密度； g重力加速度

25、。重力加速度。p2p1 利用測量容器底部和頂部的壓差測液位。設(shè)容器上部空間為干燥氣體，其壓力為p2，下部取壓點(diǎn)壓力為p2 ，則：第66頁/共85頁若被測容器是敞口的，則氣相壓力為大氣壓，只需將差壓變送器的負(fù)壓室通大氣，或用壓力變送器、或用壓力表即可測量。因?yàn)閴毫ψ兯推骱蛪毫Ρ矶际菧y量與大氣壓之差。大氣壓第67頁/共85頁零點(diǎn)遷移 理想測量條件下，液位H=0時(shí)，變送器的輸入壓差信號(hào)P=0，差壓變送器的輸出為零點(diǎn)信號(hào)4mA。零點(diǎn)是對齊的： H0時(shí)， P = H g =0， I0=4mA 應(yīng)用時(shí)，由于差壓變送器安裝的實(shí)際情況限制，測量零點(diǎn)很難對齊，需要對差壓變送器的零點(diǎn)進(jìn)行遷移。第68頁/共85頁p

26、 = p1-p2 = ( h1 2g + H 1g + p0 ) ( h2 2g + p0 ) = H 1g - ( h2- h1) 2g1、負(fù)遷移 如圖所示，變送器和容器之間用隔離罐隔離時(shí)：當(dāng) H =0時(shí)， p = - ( h2 - h1) 2g 此時(shí)，變送器應(yīng)輸出4mA以下，但變送器的輸出只能是420mA. p1 p2第69頁/共85頁v 零點(diǎn)遷移的方法是，調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧，以抵消固定壓差 ( h2- h1) 2g 的影響。使：H =0 時(shí)， p =0Hp0I/mAp420I/mAp420Hp0遷移前遷移后第70頁/共85頁2、正遷移、正遷移 有時(shí)變送器不能和容器底部安裝在同一水平面有

27、時(shí)變送器不能和容器底部安裝在同一水平面上。如圖所示，有：上。如圖所示，有：P = Hg hg H=0 時(shí)，P =hgHp0I/mAp420第71頁/共85頁遷移的目的：遷移的目的：使變送器輸出的起點(diǎn)與被測量起點(diǎn)相對應(yīng)。使變送器輸出的起點(diǎn)與被測量起點(diǎn)相對應(yīng)。遷移同時(shí)改變了測量范圍的上下限，相當(dāng)于測遷移同時(shí)改變了測量范圍的上下限，相當(dāng)于測量范圍向正方向或負(fù)方向的平移。量范圍向正方向或負(fù)方向的平移。此時(shí)需要遷移hgHp0Hp0第72頁/共85頁四、電容式物位計(jì)圓柱形電容器的電容量的表達(dá)式為：dDLCln2圖3-45 電容器的組成1內(nèi)電極；2外電極第73頁/共85頁3-46 非導(dǎo)電介質(zhì)的液位測量四、電容式物位計(jì) 電極間充入高度為H 的介質(zhì)前后電容量的變化值為： HKHdDdDLdDHLdDHCln2ln2ln2ln2000 C 的的變化與液位高度變化與液位高度H成正比。該法是利用被測成正比。該法是利用被測介質(zhì)的介質(zhì)的介電系數(shù)介電系數(shù)與空氣與空氣介電系數(shù)介電系數(shù)0 0不等的不等的原理進(jìn)原理進(jìn)行工作行工作,(,(- -0)0)）值越大，）值越大，儀表越靈