過程測量儀表4物位ppt課件

1、3-5 3-5 物位丈量儀表物位丈量儀表物位檢測方法2概述3 1靜壓式液位計(jì)靜壓式液位計(jì)磁浮子式液位計(jì)磁浮子式液位計(jì)電容式物位計(jì)電容式物位計(jì)其他物位丈量儀表3 3o物位的定義：物位的定義：o“物位一詞統(tǒng)指設(shè)備和容器中液體或固體物料的外表位置。物位一詞統(tǒng)指設(shè)備和容器中液體或固體物料的外表位置。o物位是液位、料位、界位的總稱。物位是液位、料位、界位的總稱。o液位指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)外表的高低。液位指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)外表的高低。o料位指設(shè)備和容器中所儲(chǔ)存的塊狀、顆?；蚍勰罟腆w物料料位指設(shè)備和容器中所儲(chǔ)存的塊狀、顆?；蚍勰罟腆w物料的堆積高度。的堆積高度。o界位指相界面位置。容器中兩種互不相溶

2、的液體，因其重度界位指相界面位置。容器中兩種互不相溶的液體，因其重度不同而構(gòu)成分界面，為液不同而構(gòu)成分界面，為液-液相界面；容器中互不相溶的液體液相界面；容器中互不相溶的液體和固體之間的分界面，為液和固體之間的分界面，為液-固相界面。液固相界面。液-液、液液、液-固相界面固相界面的位置簡稱界位。的位置簡稱界位。o對物位進(jìn)展丈量、指示的儀表，稱物位檢測儀表。對物位進(jìn)展丈量、指示的儀表，稱物位檢測儀表。一、概述一、概述一、概述一、概述o物位檢測儀表的分類：物位檢測儀表的分類：o由于被測對象種類繁多，檢測的條件和環(huán)境由于被測對象種類繁多，檢測的條件和環(huán)境也有很大差別，所以物位檢測的方法有多種也有很大

3、差別，所以物位檢測的方法有多種多樣，以滿足不同消費(fèi)過程的丈量要求。多樣，以滿足不同消費(fèi)過程的丈量要求。o按丈量方式分類：可分為延續(xù)丈量和定點(diǎn)丈按丈量方式分類：可分為延續(xù)丈量和定點(diǎn)丈量兩大類。量兩大類。o1、延續(xù)丈量方式能繼續(xù)丈量物位的變化。、延續(xù)丈量方式能繼續(xù)丈量物位的變化。o2、定點(diǎn)丈量方式那么只檢測物位能否到達(dá)上、定點(diǎn)丈量方式那么只檢測物位能否到達(dá)上限、下限或某個(gè)特定位置，定點(diǎn)丈量儀表普限、下限或某個(gè)特定位置，定點(diǎn)丈量儀表普通稱為物位開關(guān)。通稱為物位開關(guān)。o按義務(wù)原理分類：物位檢測儀表有直讀式、按義務(wù)原理分類：物位檢測儀表有直讀式、浮力式、靜壓式、電磁式、聲波式、輻射式浮力式、靜壓式、電磁

4、式、聲波式、輻射式等。等。o直讀式物位檢測儀表直讀式物位檢測儀表o采用側(cè)壁開窗口或旁通管方式，直接顯示容采用側(cè)壁開窗口或旁通管方式，直接顯示容器中物位的高度。方法可靠、準(zhǔn)確，但是只器中物位的高度。方法可靠、準(zhǔn)確，但是只能就地指示。主要用于液位檢測和壓力較低能就地指示。主要用于液位檢測和壓力較低的場所。的場所。o靜壓式物位檢測儀表靜壓式物位檢測儀表o基于流體靜力學(xué)原理，適用于液位檢測?；诹黧w靜力學(xué)原理，適用于液位檢測。o容器內(nèi)的液面高度與液柱分量所構(gòu)成的靜壓容器內(nèi)的液面高度與液柱分量所構(gòu)成的靜壓力成比例關(guān)系，當(dāng)被測介質(zhì)密度不變時(shí)，經(jīng)力成比例關(guān)系，當(dāng)被測介質(zhì)密度不變時(shí)，經(jīng)過丈量參考點(diǎn)的壓力可測知

5、液位。過丈量參考點(diǎn)的壓力可測知液位。o這類儀表有壓力式、吹氣式和差壓式等型式。這類儀表有壓力式、吹氣式和差壓式等型式。一、概述一、概述o浮力式物位檢測儀表浮力式物位檢測儀表o其義務(wù)原理基于阿基米德定律，適用于液位其義務(wù)原理基于阿基米德定律，適用于液位檢測。漂浮于液面上的浮子或浸沒在液體中檢測。漂浮于液面上的浮子或浸沒在液體中的浮筒，在液面變動(dòng)時(shí)其浮力會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的的浮筒，在液面變動(dòng)時(shí)其浮力會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，從而可以檢測液位。變化，從而可以檢測液位。o這類儀表有各種浮子式液位計(jì)、浮筒式液位這類儀表有各種浮子式液位計(jì)、浮筒式液位計(jì)等。計(jì)等。 o電磁式物位儀表電磁式物位儀表o是將物位變化轉(zhuǎn)換為電量的變

6、化，并經(jīng)過對是將物位變化轉(zhuǎn)換為電量的變化，并經(jīng)過對電量變化的丈量間接測知物位。電量變化的丈量間接測知物位。一、概述一、概述o聲波式物位儀表聲波式物位儀表:o基于聲學(xué)回聲原理，經(jīng)過丈量超聲波由發(fā)射基于聲學(xué)回聲原理，經(jīng)過丈量超聲波由發(fā)射到前往的時(shí)間推算物位的高度。到前往的時(shí)間推算物位的高度。o輻射式物位儀表輻射式物位儀表:o利用伽瑪射線穿過介質(zhì)時(shí)，其輻射強(qiáng)度隨介利用伽瑪射線穿過介質(zhì)時(shí)，其輻射強(qiáng)度隨介質(zhì)的厚度而衰減的原理丈量物位。質(zhì)的厚度而衰減的原理丈量物位。一、概述一、概述p將壓力計(jì)與容器底部相連，根據(jù)將壓力計(jì)與容器底部相連，根據(jù)流體靜力學(xué)原理，所測壓力與液流體靜力學(xué)原理，所測壓力與液位的關(guān)系為：

7、位的關(guān)系為：p p = gH pp 容器內(nèi)取壓平面上由液柱容器內(nèi)取壓平面上由液柱產(chǎn)生的靜壓力產(chǎn)生的靜壓力p 容器內(nèi)被測介質(zhì)的密度容器內(nèi)被測介質(zhì)的密度pg 重力加速度重力加速度pH 從取壓平面到液面的高度從取壓平面到液面的高度二、物位檢測方法二、物位檢測方法2.1 2.1 靜壓式液位計(jì)靜壓式液位計(jì) 1 1義務(wù)原理：靜壓式液位計(jì)是根據(jù)液體在容器義務(wù)原理：靜壓式液位計(jì)是根據(jù)液體在容器內(nèi)的液位與液柱高度產(chǎn)生的靜壓力成正比的原理內(nèi)的液位與液柱高度產(chǎn)生的靜壓力成正比的原理進(jìn)展義務(wù)的。進(jìn)展義務(wù)的。p在丈量受壓密閉容器中的液位時(shí)，由于介質(zhì)上方在丈量受壓密閉容器中的液位時(shí)，由于介質(zhì)上方的壓力影響會(huì)產(chǎn)生附加靜壓力

8、，所以采用差壓法測的壓力影響會(huì)產(chǎn)生附加靜壓力，所以采用差壓法測液位。液位。 丈量受壓密閉容器中的液位丈量受壓密閉容器中的液位 差壓變送器的高壓側(cè)與容差壓變送器的高壓側(cè)與容器底部的取壓管相連，器底部的取壓管相連，低壓側(cè)與液面上方容器低壓側(cè)與液面上方容器的頂部相連。的頂部相連。假設(shè)容器上部空間為枯燥假設(shè)容器上部空間為枯燥的氣體，那么此時(shí)差壓的氣體，那么此時(shí)差壓變送器高，低壓側(cè)所感變送器高，低壓側(cè)所感受的壓力分別為：受的壓力分別為： o差壓變送器所受的壓差差壓變送器所受的壓差 o因此，可以根據(jù)差壓變送器因此，可以根據(jù)差壓變送器測得的差壓按下式計(jì)算出液測得的差壓按下式計(jì)算出液位的高度位的高度靜壓式液位

9、計(jì)特點(diǎn)：靜壓式液位計(jì)特點(diǎn)：o利用靜壓原理測液位，就是把液位丈量分別利用靜壓原理測液位，就是把液位丈量分別轉(zhuǎn)化為壓力或差壓丈量。轉(zhuǎn)化為壓力或差壓丈量。o各種壓力和差壓丈量儀表，只需量程適宜，各種壓力和差壓丈量儀表，只需量程適宜，都可用來丈量液位，分別叫壓力式液位計(jì)和都可用來丈量液位，分別叫壓力式液位計(jì)和差壓式液位計(jì)。差壓式液位計(jì)。 1差壓變送器的高壓室差壓變送器的高壓室取壓口正好與起始液面取壓口正好與起始液面 H =0在同一程度面在同一程度面上；上； 2差壓變送器低壓室的差壓變送器低壓室的導(dǎo)壓管中沒有任何氣體的導(dǎo)壓管中沒有任何氣體的冷凝液存在；冷凝液存在； 3被測介質(zhì)的密度堅(jiān)持被測介質(zhì)的密度堅(jiān)持

10、不變。不變。*2 零點(diǎn)遷移問題零點(diǎn)遷移問題p由差壓式液位計(jì)的丈量原由差壓式液位計(jì)的丈量原理可知，液柱的靜壓差理可知，液柱的靜壓差 P 與液位高度與液位高度 H 滿足滿足式式 的條件是：的條件是：p在這種情況下，差壓變送器處在這種情況下，差壓變送器處于理想條件下的無遷移義務(wù)外于理想條件下的無遷移義務(wù)外形。形。p假定采用輸出為假定采用輸出為 4mA 20mA 的的DDZ-差壓變送器，差壓變送器，對應(yīng)關(guān)系如圖：對應(yīng)關(guān)系如圖：u當(dāng)當(dāng) H 0 時(shí)，變送器輸入壓差時(shí)，變送器輸入壓差 p 0 ，輸出，輸出電流為電流為4mA ；u當(dāng)液位到上限，變送器輸入壓差當(dāng)液位到上限，變送器輸入壓差p=Hmaxg，輸出電流

11、輸出電流20mA 。o在實(shí)際運(yùn)用中存在的問題：在實(shí)際運(yùn)用中存在的問題：o差壓變送器的安裝位置不能與最低液位處于同一程度差壓變送器的安裝位置不能與最低液位處于同一程度面上；面上；o導(dǎo)壓管路中有隔離液。導(dǎo)壓管路中有隔離液。a圖，差壓變送器高低壓室圖，差壓變送器高低壓室所受壓力分別為：所受壓力分別為： 高低壓室所受的壓差為： p當(dāng)當(dāng) H =0時(shí)，時(shí)， p = hg ，此時(shí)的變送器輸此時(shí)的變送器輸出必然大于出必然大于 4mA 。零點(diǎn)遷移功能零點(diǎn)遷移功能o為使變送器輸出與被測液位仍堅(jiān)持無遷移對應(yīng)關(guān)系，必需為使變送器輸出與被測液位仍堅(jiān)持無遷移對應(yīng)關(guān)系，必需運(yùn)用差壓變送器的零點(diǎn)遷移功能來抵消靜壓影響。運(yùn)用差

12、壓變送器的零點(diǎn)遷移功能來抵消靜壓影響。o*正遷移：正遷移：o變送器的起始輸入點(diǎn)由變送器的起始輸入點(diǎn)由零點(diǎn)變?yōu)橐粋€(gè)正值，因零點(diǎn)變?yōu)橐粋€(gè)正值，因此稱為正遷移。此稱為正遷移。正遷移特性曲線正遷移特性曲線o高低壓室所感受的壓差為高低壓室所感受的壓差為 o與無遷移情況相比較，總的差壓減少了與無遷移情況相比較，總的差壓減少了 (h2-h1)2go，當(dāng)，當(dāng) H =Hmax時(shí)，變送器的輸出達(dá)不到時(shí)，變送器的輸出達(dá)不到 20mA 。假設(shè)被測液體的密度為假設(shè)被測液體的密度為 1 ，隔離液的密度為隔離液的密度為 2，且，且 1 2 ，那么變送器高低壓室，那么變送器高低壓室的壓力分別為：的壓力分別為：o*負(fù)遷移：負(fù)遷

13、移：o在工程中還經(jīng)常遇到負(fù)遷移的情況，如在工程中還經(jīng)常遇到負(fù)遷移的情況，如b圖所示。圖所示。*負(fù)遷移：負(fù)遷移：o為了使變送器輸出與被測為了使變送器輸出與被測液位之間依然堅(jiān)持無遷移液位之間依然堅(jiān)持無遷移情況的對應(yīng)關(guān)系。就必需情況的對應(yīng)關(guān)系。就必需借助差壓變送器的零點(diǎn)遷借助差壓變送器的零點(diǎn)遷移功能來抵消這靜壓力的移功能來抵消這靜壓力的影響。影響。負(fù)遷移特性曲負(fù)遷移特性曲線線*負(fù)遷移：負(fù)遷移：o變送器的起始輸入點(diǎn)由零變送器的起始輸入點(diǎn)由零點(diǎn)變?yōu)橐粋€(gè)負(fù)值，這種情點(diǎn)變?yōu)橐粋€(gè)負(fù)值，這種情況就是負(fù)遷移。況就是負(fù)遷移。例題：如以下圖為一密閉儲(chǔ)罐，容器中液體密例題：如以下圖為一密閉儲(chǔ)罐，容器中液體密度為度為1，

14、待測液位為，待測液位為H，試回答以下問題：，試回答以下問題：1、該差壓變送器能否需求遷移？假設(shè)需求的話，、該差壓變送器能否需求遷移？假設(shè)需求的話，需求正遷移還是負(fù)遷移？遷移量為多少？需求正遷移還是負(fù)遷移？遷移量為多少？2、畫出遷移前后的特性曲線。、畫出遷移前后的特性曲線。3、遷移后的丈量范圍為多少？、遷移后的丈量范圍為多少？111100PPgHghPPPPgHgh 解：解：1、判別能否遷移：、判別能否遷移：因此，需求遷移，正遷移，因此，需求遷移，正遷移，遷移量遷移量1gh。2、遷移特性曲線、遷移特性曲線3、遷移后的丈量范圍：、遷移后的丈量范圍： 11max1,ghgHgh二、物位檢測方法二、物

15、位檢測方法2.2 磁浮子式液位計(jì)磁浮子式液位計(jì)磁浮子式液位計(jì)是一種浮力式液位計(jì)，磁浮子式液位計(jì)是一種浮力式液位計(jì)，利用浮力原理，靠漂浮于液面上的浮利用浮力原理，靠漂浮于液面上的浮子隨液面升降的位移反映液位的變化。子隨液面升降的位移反映液位的變化。不銹鋼管不銹鋼管舌簧管舌簧管電阻電阻浮子浮子絕緣板絕緣板磁浮子式液位計(jì)越限報(bào)磁浮子式液位計(jì)越限報(bào)警采用圖警采用圖3-37所示：所示：構(gòu)造特點(diǎn)：上下限報(bào)警構(gòu)造特點(diǎn)：上下限報(bào)警液位處裝兩個(gè)舌簧管，并液位處裝兩個(gè)舌簧管，并由導(dǎo)線引出至報(bào)警安裝。由導(dǎo)線引出至報(bào)警安裝。同性相斥、異性相吸同性相斥、異性相吸p位式磁浮子式液位計(jì)：位式磁浮子式液位計(jì)：o磁浮子式就地磁

16、浮子式就地指示型液位計(jì)指示型液位計(jì)o磁翻板液位計(jì)磁翻板液位計(jì)o磁滾柱液位計(jì)磁滾柱液位計(jì)o構(gòu)造特點(diǎn)：構(gòu)造特點(diǎn)：o將液體引入裝有磁浮將液體引入裝有磁浮子的鋼管內(nèi)，由連通子的鋼管內(nèi)，由連通器原理，內(nèi)外液面一器原理，內(nèi)外液面一致。致。o同性相斥、異性相吸同性相斥、異性相吸o磁浮子式液位計(jì)的特點(diǎn)：磁浮子式液位計(jì)的特點(diǎn)：o構(gòu)造簡單，設(shè)計(jì)合理，顯示明晰直觀。構(gòu)造簡單，設(shè)計(jì)合理，顯示明晰直觀。o主要用于中小容器和消費(fèi)設(shè)備的液位或界面主要用于中小容器和消費(fèi)設(shè)備的液位或界面的丈量。的丈量。二、物位檢測方法二、物位檢測方法2.3、電容式物位計(jì)、電容式物位計(jì)義務(wù)原理：將被測介質(zhì)物位的變化轉(zhuǎn)化成電義務(wù)原理：將被測介質(zhì)物

17、位的變化轉(zhuǎn)化成電容量的變化，并經(jīng)過對電容的檢測與轉(zhuǎn)換容量的變化，并經(jīng)過對電容的檢測與轉(zhuǎn)換將其變?yōu)橐?guī)范的電流信號輸出。將其變?yōu)橐?guī)范的電流信號輸出。電容式物位計(jì)大致可分成三種義務(wù)方式。電容式物位計(jì)大致可分成三種義務(wù)方式。方式一：方式一：圖圖 a適用于立適用于立式圓筒形導(dǎo)電容器，式圓筒形導(dǎo)電容器，非導(dǎo)電液體或固體非導(dǎo)電液體或固體粉末的物位丈量。粉末的物位丈量。在這種運(yùn)用中，器在這種運(yùn)用中，器壁為電容的外電極，壁為電容的外電極，沿軸線插入金屬棒，沿軸線插入金屬棒，作為內(nèi)電極。作為內(nèi)電極?？傠娙萦缮喜靠諝饪傠娙萦缮喜靠諝怆娙莺拖虏课锪想婋娙莺拖虏课锪想娙輼?gòu)成。容構(gòu)成。金屬棒金屬棒金屬容器金屬容器非導(dǎo)電液

18、體非導(dǎo)電液體方式二：方式二：圖圖 b適用于非金屬容適用于非金屬容器，物料為非導(dǎo)電性液體器，物料為非導(dǎo)電性液體的液位的丈量。的液位的丈量。中心棒狀電極的外面套有中心棒狀電極的外面套有同軸金屬筒，經(jīng)過絕緣支同軸金屬筒，經(jīng)過絕緣支架固定，金屬筒的上下開架固定，金屬筒的上下開口，使筒內(nèi)外的液位一樣?？?，使筒內(nèi)外的液位一樣。中央圓棒與金屬套筒構(gòu)成中央圓棒與金屬套筒構(gòu)成兩個(gè)電極，電容介質(zhì)為氣兩個(gè)電極，電容介質(zhì)為氣體和液體物料。這樣電容體和液體物料。這樣電容與容器的外形無關(guān)，只取與容器的外形無關(guān)，只取決于液位的高低。決于液位的高低。金屬棒金屬棒非金屬容器非金屬容器非導(dǎo)電液體非導(dǎo)電液體方式三：方式三：圖圖 c

19、適用立式圓筒適用立式圓筒形導(dǎo)電容器，且物料為形導(dǎo)電容器，且物料為導(dǎo)電性液體的液位丈量。導(dǎo)電性液體的液位丈量。中央圓棒電極包有絕緣中央圓棒電極包有絕緣資料，作為介質(zhì)，導(dǎo)電資料，作為介質(zhì)，導(dǎo)電液體和容器壁共同作為液體和容器壁共同作為外電級。外電級?？傠娙萦山^緣資料介電總電容由絕緣資料介電常數(shù)和液位高度構(gòu)成。常數(shù)和液位高度構(gòu)成。金屬容器金屬容器金屬棒金屬棒導(dǎo)電液體導(dǎo)電液體電容式物位計(jì)特點(diǎn)：電容式物位計(jì)特點(diǎn)：電容式物位計(jì)可丈量液位、粉狀料位、也可測界位，電容式物位計(jì)可丈量液位、粉狀料位、也可測界位，具有構(gòu)造簡單，安裝要求低等特點(diǎn)。具有構(gòu)造簡單，安裝要求低等特點(diǎn)。但當(dāng)被測介質(zhì)粘度較大時(shí)，液位下降后，電極

20、外表但當(dāng)被測介質(zhì)粘度較大時(shí)，液位下降后，電極外表仍會(huì)粘附一層被測介質(zhì)，從而呵斥虛偽液位示值，仍會(huì)粘附一層被測介質(zhì)，從而呵斥虛偽液位示值，嚴(yán)重影響丈量精度。嚴(yán)重影響丈量精度。被測介質(zhì)的溫度、濕度等變化都能影響丈量精度，被測介質(zhì)的溫度、濕度等變化都能影響丈量精度，當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)采用修正措施。當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)采用修正措施。三、三、 其他物位丈量儀表其他物位丈量儀表1、超聲波物位儀表、超聲波物位儀表普通把超越普通把超越20kHz的聲波稱為超聲波。的聲波稱為超聲波。聲頻越高，那么發(fā)射的聲束越鋒利，聲頻越高，那么發(fā)射的聲束越鋒利，方向性越強(qiáng)，但在介質(zhì)中衰減也越大。方向性越強(qiáng)，但在介質(zhì)中衰減也越大

21、。原理：基于回聲測距原理設(shè)計(jì)的。原理：基于回聲測距原理設(shè)計(jì)的。利用超聲波發(fā)射探頭發(fā)出超聲脈沖，發(fā)利用超聲波發(fā)射探頭發(fā)出超聲脈沖，發(fā)射波在料位或液位外表反射構(gòu)成回波，射波在料位或液位外表反射構(gòu)成回波，由接納探頭將信號接納下來，測出超由接納探頭將信號接納下來，測出超聲脈沖從發(fā)射到接受所需時(shí)間，根據(jù)聲脈沖從發(fā)射到接受所需時(shí)間，根據(jù)知介質(zhì)中的波速就能計(jì)算出探頭到物知介質(zhì)中的波速就能計(jì)算出探頭到物位或液位外表的間隔，從而確定物位位或液位外表的間隔，從而確定物位的高度。的高度。H為傳播速度vvtH,211、超聲波物位儀表、超聲波物位儀表2Htvo超聲波物位計(jì)的特點(diǎn)：超聲波物位計(jì)的特點(diǎn)：o無可動(dòng)部件，換能器

22、的振幅小，壽命長，可無可動(dòng)部件，換能器的振幅小，壽命長，可實(shí)現(xiàn)非接觸式丈量；實(shí)現(xiàn)非接觸式丈量；o不受介質(zhì)粘度的影響，并與介質(zhì)的介電常數(shù)、不受介質(zhì)粘度的影響，并與介質(zhì)的介電常數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等無關(guān)；電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等無關(guān)；o適宜強(qiáng)腐蝕、高壓、有毒、高粘度液體的丈適宜強(qiáng)腐蝕、高壓、有毒、高粘度液體的丈量；不適宜被測液體中有氣泡和懸浮物，而量；不適宜被測液體中有氣泡和懸浮物，而且液面不能有很大的動(dòng)搖；且液面不能有很大的動(dòng)搖；o丈量精度受聲速的影響聲速受溫度影響。丈量精度受聲速的影響聲速受溫度影響。三、三、 其他物位丈量儀表其他物位丈量儀表2、核輻射式物位儀表、核輻射式物位儀表核輻射式物位儀表是根據(jù)被測物質(zhì)對放射線的吸收、核輻射式物位儀表是根據(jù)被測物質(zhì)對放射線的吸收、散射等特性而設(shè)計(jì)制造的。散射等特性而設(shè)計(jì)制造的。原理：不同的物質(zhì)對射線的吸收才干也不同，當(dāng)放原理：