過程參數(shù)檢測(cè)及儀表第八章 液位測(cè)量ppt課件

1、第八章第八章 液位丈量液位丈量 在工業(yè)消費(fèi)過程中，液位往往是很重要的在工業(yè)消費(fèi)過程中，液位往往是很重要的控制參數(shù)。對(duì)于普通儲(chǔ)液安裝內(nèi)所儲(chǔ)存液體的控制參數(shù)。對(duì)于普通儲(chǔ)液安裝內(nèi)所儲(chǔ)存液體的多少對(duì)消費(fèi)過程的影響是不可忽視的。比如火多少對(duì)消費(fèi)過程的影響是不可忽視的。比如火電消費(fèi)過程中的鍋爐汽包內(nèi)的水位就直接影響電消費(fèi)過程中的鍋爐汽包內(nèi)的水位就直接影響汽水系統(tǒng)循環(huán)的效果以及送出蒸汽的質(zhì)量。汽水系統(tǒng)循環(huán)的效果以及送出蒸汽的質(zhì)量。 水位過高影響：水位過高影響： 水位過低影響：水位過低影響：1 鍋爐汽包水位丈量對(duì)鍋爐平安運(yùn)轉(zhuǎn)極為重要。鍋爐汽包水位丈量對(duì)鍋爐平安運(yùn)轉(zhuǎn)極為重要。2 種類：常用連通式云母水位計(jì)、雙色

2、水位計(jì)、平種類：常用連通式云母水位計(jì)、雙色水位計(jì)、平衡式差壓水位計(jì)、電接點(diǎn)水位計(jì)。衡式差壓水位計(jì)、電接點(diǎn)水位計(jì)。連通式云母水位計(jì)就地安裝在汽包上，指示直觀，連通式云母水位計(jì)就地安裝在汽包上，指示直觀，可靠，但監(jiān)視不便。可采用閉路工藝電視遠(yuǎn)間可靠，但監(jiān)視不便?？刹捎瞄]路工藝電視遠(yuǎn)間隔監(jiān)視雙色水位計(jì)。隔監(jiān)視雙色水位計(jì)。差壓式水位計(jì)受汽包壓力影響大，需進(jìn)展汽包壓差壓式水位計(jì)受汽包壓力影響大，需進(jìn)展汽包壓力補(bǔ)償。力補(bǔ)償。電接點(diǎn)水位計(jì)指示受汽包壓力變化影響小，并方電接點(diǎn)水位計(jì)指示受汽包壓力變化影響小，并方便遠(yuǎn)傳，缺陷是指示不延續(xù)。便遠(yuǎn)傳，缺陷是指示不延續(xù)。第八章第八章 液位丈量液位丈量主要內(nèi)容主要內(nèi)容

3、第一節(jié)第一節(jié) 云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)第二節(jié)第二節(jié) 壓差式水位計(jì)壓差式水位計(jì)第三節(jié)第三節(jié) 電接點(diǎn)水位計(jì)電接點(diǎn)水位計(jì)第四節(jié)第四節(jié) 其他液位丈量方法其他液位丈量方法第八章第八章 液位丈量液位丈量第一節(jié)第一節(jié) 云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)由于汽包內(nèi)汽水界面不像普通儲(chǔ)水容器中那樣由于汽包內(nèi)汽水界面不像普通儲(chǔ)水容器中那樣清楚，所以汽包水位的丈量目前都是丈量汽包清楚，所以汽包水位的丈量目前都是丈量汽包內(nèi)的分量水位。內(nèi)的分量水位。1 1 分量水位，即假想某一瞬時(shí)汽包出口與入口分量水位，即假想某一瞬時(shí)汽包出口與入口都封鎖起來，汽側(cè)中的水回到水一側(cè)，水側(cè)中都封鎖起來，汽側(cè)中的

4、水回到水一側(cè)，水側(cè)中的汽回到汽一側(cè)，而且汽、程度靜下來時(shí)的水的汽回到汽一側(cè)，而且汽、程度靜下來時(shí)的水位。位。2 2 任務(wù)原理：此時(shí)，在汽包水位丈量基準(zhǔn)線開任務(wù)原理：此時(shí)，在汽包水位丈量基準(zhǔn)線開一導(dǎo)壓口所引出的壓力與假想前運(yùn)轉(zhuǎn)形狀時(shí)在一導(dǎo)壓口所引出的壓力與假想前運(yùn)轉(zhuǎn)形狀時(shí)在該導(dǎo)壓口處引出的壓力是一樣的該導(dǎo)壓口處引出的壓力是一樣的, ,所引出壓力的所引出壓力的變化代表了水位的變化。變化代表了水位的變化。第一節(jié)第一節(jié) 云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)云母水位計(jì)是一根連通云母水位計(jì)是一根連通管，低壓鍋爐，用玻璃管，低壓鍋爐，用玻璃做水位計(jì)察看窗，高壓做水位計(jì)察看窗，高壓鍋爐，爐水對(duì)玻璃有腐

5、鍋爐，爐水對(duì)玻璃有腐蝕性，故用云母片做察蝕性，故用云母片做察看窗。故稱云母水位計(jì)?？创啊９史Q云母水位計(jì)。00H)HH(Havsw0HHswsavw, s為汽包飽和壓為汽包飽和壓力下飽和蒸汽和水力下飽和蒸汽和水的密度的密度3 云母水位計(jì)的構(gòu)造云母水位計(jì)的構(gòu)造1 公式推導(dǎo)公式推導(dǎo)第一節(jié)第一節(jié) 云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)2)汽包的分量水位汽包的分量水位H和云母水位計(jì)示值和云母水位計(jì)示值H0之間的誤差：之間的誤差：(1誤差緣由：誤差緣由： 云母水位計(jì)中的水的平均密度云母水位計(jì)中的水的平均密度av不不等于汽包內(nèi)飽和水的密度時(shí)等于汽包內(nèi)飽和水的密度時(shí)w ，使得液位計(jì)顯示，使得液位計(jì)顯示的

6、液位不同于容器中的液位，影響要素主要在于：的液位不同于容器中的液位，影響要素主要在于：由于液位計(jì)中與被測(cè)容器中的液溫有差別，另外與由于液位計(jì)中與被測(cè)容器中的液溫有差別，另外與鍋爐汽包壓力的變化有關(guān)鍋爐汽包壓力的變化有關(guān)(2減小誤差措施：常采用保溫、加熱、校正等手減小誤差措施：常采用保溫、加熱、校正等手段段由于云母水位計(jì)溫度低于汽包內(nèi)溫度，因此云母水位由于云母水位計(jì)溫度低于汽包內(nèi)溫度，因此云母水位計(jì)的示值水柱高度低于汽包分量水位高度。計(jì)的示值水柱高度低于汽包分量水位高度。3 云母水位計(jì)的構(gòu)造云母水位計(jì)的構(gòu)造第一節(jié)第一節(jié) 云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)4 云母水位計(jì)的特點(diǎn)：云母水位計(jì)

7、的特點(diǎn)：最大優(yōu)點(diǎn)：直接反映汽包水位，直觀，可靠，最大優(yōu)點(diǎn)：直接反映汽包水位，直觀，可靠，缺陷：但只能就地監(jiān)視，并且液位顯示不夠明缺陷：但只能就地監(jiān)視，并且液位顯示不夠明晰。晰。5 雙色水位計(jì)雙色水位計(jì)1 任務(wù)原理任務(wù)原理 ： 改良了云母水位計(jì)構(gòu)造，輔以光學(xué)系統(tǒng)，利改良了云母水位計(jì)構(gòu)造，輔以光學(xué)系統(tǒng)，利用光從空氣進(jìn)入蒸汽或水產(chǎn)生不同的折射，使用光從空氣進(jìn)入蒸汽或水產(chǎn)生不同的折射，使汽水分界面顯示成紅、綠兩色的分界面，顯示汽水分界面顯示成紅、綠兩色的分界面，顯示明晰，并有利于用工業(yè)電視等方式遠(yuǎn)傳顯示。明晰，并有利于用工業(yè)電視等方式遠(yuǎn)傳顯示。第一節(jié)第一節(jié) 云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)

8、2詳細(xì)任務(wù)方式：詳細(xì)任務(wù)方式：當(dāng)紅綠光以不同的角度進(jìn)入到蒸汽空間，由于蒸當(dāng)紅綠光以不同的角度進(jìn)入到蒸汽空間，由于蒸汽與空氣的光學(xué)性質(zhì)相近，所以折射小，紅光汽與空氣的光學(xué)性質(zhì)相近，所以折射小，紅光經(jīng)過到影屏上顯示，綠光不被顯示。經(jīng)過到影屏上顯示，綠光不被顯示。當(dāng)紅綠光以不同的角度進(jìn)入到水空間，由于水棱當(dāng)紅綠光以不同的角度進(jìn)入到水空間，由于水棱鏡的折射作用，綠光經(jīng)過到影屏上顯示，紅光鏡的折射作用，綠光經(jīng)過到影屏上顯示，紅光不被顯示。不被顯示。結(jié)論：水位計(jì)中汽柱呈紅色，水柱呈綠色。結(jié)論：水位計(jì)中汽柱呈紅色，水柱呈綠色。5 雙色水位計(jì)雙色水位計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)

9、第一節(jié)第一節(jié) 云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)云母水位計(jì)與雙色水位計(jì)超高壓鍋爐的雙色水位計(jì)沿水位計(jì)高超高壓鍋爐的雙色水位計(jì)沿水位計(jì)高 度開多個(gè)度開多個(gè)圓形窗口，減小玻璃板受力。圓形窗口，減小玻璃板受力。缺陷：盲區(qū)。小窗之間有一小段不透明，看不缺陷：盲區(qū)。小窗之間有一小段不透明，看不見水位分界面見水位分界面5 雙色水位計(jì)雙色水位計(jì)3多窗式雙色水位計(jì)多窗式雙色水位計(jì): 第二節(jié)第二節(jié) 差壓水位計(jì)差壓水位計(jì) 它是靜壓式液位丈量?jī)x表，在汽包水位、高加它是靜壓式液位丈量?jī)x表，在汽包水位、高加水位、除氧器水位丈量中都能得到運(yùn)用。水位、除氧器水位丈量中都能得到運(yùn)用。 一、水位一、水位差壓轉(zhuǎn)換原理差壓轉(zhuǎn)換原理 水位水位差

10、壓轉(zhuǎn)換安裝又稱平衡容器，其構(gòu)造方式差壓轉(zhuǎn)換安裝又稱平衡容器，其構(gòu)造方式如下圖，如下圖，(a)(a)為簡(jiǎn)單平衡容器，為簡(jiǎn)單平衡容器，(b)(b)為雙室平衡容器，為雙室平衡容器，(c)(c)為構(gòu)造補(bǔ)償式雙室平衡容器。為構(gòu)造補(bǔ)償式雙室平衡容器。 1.1.簡(jiǎn)單平衡容器簡(jiǎn)單平衡容器 對(duì)圖對(duì)圖(a)(a)中所示簡(jiǎn)單平衡容器輸出的差壓中所示簡(jiǎn)單平衡容器輸出的差壓為為 ，按照流體靜力學(xué)原理，有，按照流體靜力學(xué)原理，有 pppHg )(g )(Hg )( Lswswsa0由上式容易看出：輸出的差壓信由上式容易看出：輸出的差壓信號(hào)受汽包壓力和平衡容器側(cè)水柱號(hào)受汽包壓力和平衡容器側(cè)水柱溫度的影響。溫度的影響。Hgg

11、HgLswswsap)()()(0誤差緣由誤差緣由: :平衡容器水柱溫度和汽包壓力的變化平衡容器水柱溫度和汽包壓力的變化。1公式公式2誤差誤差第二節(jié)第二節(jié) 差壓水位計(jì)差壓水位計(jì)gHHLgHHgLpswa)()(00 在圖在圖(b)(b)所示的雙室平衡容所示的雙室平衡容器中，給固定水柱增裝了蒸汽器中，給固定水柱增裝了蒸汽保溫室，使得固定水柱的溫度保溫室，使得固定水柱的溫度到達(dá)了汽包內(nèi)的汽水溫度，因到達(dá)了汽包內(nèi)的汽水溫度，因此消除了固定水柱非飽和形狀此消除了固定水柱非飽和形狀時(shí)溫度的影響。其輸出差壓為時(shí)溫度的影響。其輸出差壓為 pgHHLgHHgLppsww)()(00g)(HHL(sw02公式公

12、式1特點(diǎn)特點(diǎn):溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償?shù)诙?jié)第二節(jié) 差壓水位計(jì)差壓水位計(jì)2.2.雙室平衡容器雙室平衡容器 由上式易看出：由上式易看出：(1) (1) 輸出的信號(hào)差壓與成負(fù)線輸出的信號(hào)差壓與成負(fù)線性關(guān)系性關(guān)系( (壓力不變時(shí)壓力不變時(shí)) )。(2) (2) 汽包壓力變化時(shí)，汽包壓力變化時(shí)，輸出仍受壓力的影響輸出仍受壓力的影響( (水位不變時(shí)水位不變時(shí)) )。(3) (3) 不同不同水位時(shí)壓力影響所產(chǎn)生的誤差是不同的，在不水位時(shí)壓力影響所產(chǎn)生的誤差是不同的，在不變的情況下，汽包壓力的變化所產(chǎn)生的輸出誤變的情況下，汽包壓力的變化所產(chǎn)生的輸出誤差為差為gHHLswp)(0誤差緣由誤差緣由: :汽包壓力的變化汽

13、包壓力的變化第二節(jié)第二節(jié) 差壓水位計(jì)差壓水位計(jì)2.2.雙室平衡容器雙室平衡容器3)誤差緣由誤差緣由 3 3、差壓水位的壓力校正、差壓水位的壓力校正 1 1校正原理校正原理 經(jīng)過引入汽包壓力信號(hào)進(jìn)展一定的校正計(jì)算，從而經(jīng)過引入汽包壓力信號(hào)進(jìn)展一定的校正計(jì)算，從而消除壓力對(duì)丈量影響的一種補(bǔ)償方法。消除壓力對(duì)丈量影響的一種補(bǔ)償方法。詳細(xì)如下：對(duì)于雙室平衡容器，輸出詳細(xì)如下：對(duì)于雙室平衡容器，輸出 對(duì)于式中對(duì)于式中( )( )因子可采用如下近似公式：因子可采用如下近似公式：pgHHLsw)(0swgp / )715. 28 .908(swLHH0pp715. 28 .908)(0HLHpp715.28

14、 .908第二節(jié)第二節(jié) 差壓水位計(jì)差壓水位計(jì)準(zhǔn)確性取決于準(zhǔn)確性取決于( )( ) 的近似公式。假設(shè)的近似公式。假設(shè)把把( )( ) 的關(guān)系用多段直線的關(guān)系用多段直線( (折線折線) )逼逼近，在每段直線對(duì)應(yīng)的壓力范圍內(nèi)用直線替代，近，在每段直線對(duì)應(yīng)的壓力范圍內(nèi)用直線替代，那么那么( )( ) 的關(guān)系的準(zhǔn)確性可到達(dá)較的關(guān)系的準(zhǔn)確性可到達(dá)較高的程度。高的程度。swswswppp第二節(jié)第二節(jié) 差壓水位計(jì)差壓水位計(jì)3 3、差壓水位的壓力校正、差壓水位的壓力校正2問題問題4.4.構(gòu)造補(bǔ)償式雙室平衡容器構(gòu)造補(bǔ)償式雙室平衡容器 1 1特點(diǎn)：固定水柱的段管稱為特點(diǎn)：固定水柱的段管稱為補(bǔ)償管段，它的長(zhǎng)度是經(jīng)過精

15、心設(shè)計(jì)補(bǔ)償管段，它的長(zhǎng)度是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)而確定的。由于補(bǔ)償管段的補(bǔ)償，大而確定的。由于補(bǔ)償管段的補(bǔ)償，大大減小了壓力變化對(duì)平衡容器的輸出大減小了壓力變化對(duì)平衡容器的輸出的影響。的影響。2 2公式：按照流體靜力學(xué)原理，補(bǔ)公式：按照流體靜力學(xué)原理，補(bǔ)償式雙室平衡容器的輸出為償式雙室平衡容器的輸出為 gHHglLglpppwaw)()(0glLgHHLgHHlasw)()()(00HgHHLgHHlpsw)()(00在在 不變的情況下，汽包壓力的變化所產(chǎn)生的輸出誤不變的情況下，汽包壓力的變化所產(chǎn)生的輸出誤差為差為gHHLs)(0第二節(jié)第二節(jié) 差壓水位計(jì)差壓水位計(jì) 的長(zhǎng)度是經(jīng)過設(shè)計(jì)確定的，只需適中選擇的

16、長(zhǎng)的長(zhǎng)度是經(jīng)過設(shè)計(jì)確定的，只需適中選擇的長(zhǎng)度就可以在一定水位上度就可以在一定水位上( )( )使得壓力的使得壓力的影響減小到最低程度。影響減小到最低程度。l0HgHlgHlpsw)()(000HgHlgHlsw)()(0000000)()(HHLHHLlws第二節(jié)第二節(jié) 差壓水位計(jì)差壓水位計(jì)4.4.構(gòu)造補(bǔ)償式雙室平衡容器構(gòu)造補(bǔ)償式雙室平衡容器3)如何確定如何確定l0H當(dāng)當(dāng)時(shí)：時(shí)：假設(shè)假設(shè) 在時(shí)使壓力的影響所產(chǎn)生的輸出的在時(shí)使壓力的影響所產(chǎn)生的輸出的誤差為零，那么有誤差為零，那么有ws是汽包任務(wù)壓力與額定任務(wù)壓力時(shí)的飽和水、是汽包任務(wù)壓力與額定任務(wù)壓力時(shí)的飽和水、汽的密度差，汽的密度差，wrws

17、rs 根據(jù)差壓計(jì)的量程上限根據(jù)差壓計(jì)的量程上限 來確定來確定 值。值。 在在 和任務(wù)壓力為補(bǔ)償范圍下限壓力和任務(wù)壓力為補(bǔ)償范圍下限壓力 時(shí)，平衡容器輸出最大，故有時(shí)，平衡容器輸出最大，故有Lmaxp0HHxp00max)()(HHLlglLgLglpssxwx4)如何確定如何確定L第二節(jié)第二節(jié) 差壓水位計(jì)差壓水位計(jì)4.4.構(gòu)造補(bǔ)償式雙室平衡容器構(gòu)造補(bǔ)償式雙室平衡容器5)構(gòu)造補(bǔ)償式雙室平衡容器的作用可使正常水位下差壓輸出可使正常水位下差壓輸出p0p0受汽包壓力變化受汽包壓力變化影響大大減少，但偏離正常水位影響大大減少，但偏離正常水位HH時(shí)，影響無時(shí)，影響無法消除。法消除。第三節(jié)第三節(jié) 電接點(diǎn)水位計(jì)電接點(diǎn)水位計(jì)1 任務(wù)原理：電接點(diǎn)水位計(jì)使利用汽包內(nèi)汽、水任務(wù)原理：電接點(diǎn)水位計(jì)使利用汽包內(nèi)汽、水介質(zhì)的電阻率相差極大的性質(zhì)來丈量汽包水位。介質(zhì)的電阻率相差極大的性質(zhì)來丈量汽包水位。 2 詳細(xì)構(gòu)造：詳細(xì)構(gòu)造： 電接點(diǎn)水位計(jì)由水位傳感器和電氣顯示儀表組電接點(diǎn)水位計(jì)由水位傳感器和電氣顯示儀表組成。水位傳感器就是一個(gè)帶有假設(shè)干個(gè)電接點(diǎn)成。水位傳感器就是一個(gè)帶有假設(shè)干個(gè)電接點(diǎn)的連通容器，利用其中汽、水導(dǎo)電性能的差別：的連通容器，利用其中汽、水導(dǎo)電性能的差別：被水淹沒的電接點(diǎn)所在電路處于低電阻被水淹沒的電接點(diǎn)所在電路處于低電阻(相當(dāng)相當(dāng)于開封鎖合于開封鎖合)，因此被