浮筒原理(課件)

1、電動浮筒液位變送器的原理和調(diào)校n學(xué)習(xí)要點：n、熟練掌握電動浮筒液位變送器的原理。n、熟練掌握電動浮筒液位變送器調(diào)校計算步驟。n、熟練掌握電動浮筒液位變送器調(diào)校步驟。電動浮筒液位變送器的原理和調(diào)校n在流程工業(yè)的生產(chǎn)過程中，常常需要測量某些設(shè)備（容器）內(nèi)介質(zhì)分界位置，如氣體-液體間的液位高度；氣體-固體間的料位高度；液體-液體間的界面高度，等等。這些液位、料位、界面的測量統(tǒng)稱為物位測量，最常用的是液位測量。電動浮筒液位變送器的原理和調(diào)校n浮力式液位計是應(yīng)用最早的物位測量儀表，包括恒浮力式、變浮力式兩大類，應(yīng)用阿基米德原理。 恒浮力式典型是浮球式，維持浮力不變 。n變浮力式液位計主要是浮筒液位計（變

2、送器）， 利用浮筒沉浸在液體里，根據(jù)浮筒被浸的程度不同，則浮筒所受的浮力不同，只要檢測出浮筒所受浮力的 變化，就可知液位的高低。 電動浮筒液位變送器的原理和調(diào)校n阿基米德原理 阿基米德原理是物理學(xué)中關(guān)于力學(xué)的一條基本原理：浸在靜止流體中的物體受到流體作用的合力大小n等于物體排開的流體的重量，這個合力稱為浮力。 浮力的大小可用下式計算：F 浮= 液（氣）g V 排。nF - 浮力n - 液體或氣體密度 g - 重力加速度nV - 物體容積（體積）n阿基米德原理說明浸在液體里的物體受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被該物體排開的液體的重 力。浮力式液位計就是應(yīng)用了阿基米德原理。浮筒液位計基本結(jié)構(gòu)n

3、由測量部分和轉(zhuǎn)換部分（放大器）組成，測量部分由浮筒及吊鏈、傳動桿、傳 動芯軸/扭力管及殼體組成。浮力通過傳動桿和傳動芯軸/扭力管傳遞，工作杠桿夾持著傳動芯軸并剛性連 接到傳感器的貼有金屬薄膜應(yīng)變電阻橋路的撓曲梁。n浮筒為一根兩端封閉的長圓形空心金屬管，用吊鏈掛在傳動桿一端，由于有一定質(zhì)量（重量），浮筒 可沉浸在液體中，當(dāng)液位上升時，浮筒的浸沒部分增加，它所排開的那部分液體的體積也增加，因此液體 作用在浮筒上的浮力變大，測出這一浮力變化即可測出液位。 浮筒液位計基本結(jié)構(gòu)n殼體傳動桿 傳動芯軸/扭力管 工作杠桿 傳感器外殼浮筒（沉筒） （轉(zhuǎn)換部分）放大器傳感器浮筒液位計基本結(jié)構(gòu)n液位變化引起的浮力

4、變化改變了浮筒向下作用力（重力），通過傳動桿轉(zhuǎn)換為測量力矩的變化。這個測量力矩作用在傳動芯軸并與扭力管的扭力矩相 平衡，產(chǎn)生的芯軸微轉(zhuǎn)角位移代表了相應(yīng)的浮力（液位），微轉(zhuǎn)角位移經(jīng)工作杠桿將力矩放大并使施加到 撓曲梁的力發(fā)生變化，應(yīng)變電阻阻值隨之變化，傳感器有一個對應(yīng)液位的測量信號給轉(zhuǎn)換部分（放大器）。 0%液位時，浮筒垂直向下的重力最大，隨液位升高浮力加大則浮筒重力成線性減少。n轉(zhuǎn)換部分主要由放大 器的微處理器及電子電路和 LCD/操作按鍵組成，作用是向傳感器應(yīng)變電阻橋路隔離供電并將測量信號隔 離放大和數(shù)據(jù)處理，并有智能信噪處理功能，輸出二線制 420mADC 信號或連接現(xiàn)場總線傳輸數(shù)字信號，

5、 浮筒液位計測量原理圖浮筒液位計測量原理圖浮筒液位計校驗原理n一般浮筒液位計在出廠時已按訂單的儀表數(shù)據(jù)調(diào)校，參數(shù)存儲在變送器內(nèi)，一般只在現(xiàn)場用變送器按鍵校準(zhǔn)零 點，必要時現(xiàn)場按鍵校準(zhǔn) 0%和 100%或用顯示器按鍵組態(tài)調(diào)試或 HART 現(xiàn)場通信器組態(tài)調(diào)試。n若儀表數(shù)據(jù)有變更或?qū)嶋H需要對浮筒液位變送器標(biāo)定時，也可采用 工作間掛砝碼和現(xiàn)場水校法來進行。n這里重點介紹砝碼校驗法。掛砝碼校驗采用傳統(tǒng)的模擬掛重的方法，通常是在儀表維修工作間內(nèi)進行，見下圖。 浮筒液位計基本結(jié)構(gòu)變送器浮筒液位計基本校驗原理n用掛砝碼校驗時，是將浮筒取下后，在傳動桿上掛上砝碼托盤，置與各校驗點對應(yīng)的某一質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，來模擬

6、不同液位時浮筒（包括掛鏈）所產(chǎn)生的重力與該校驗點所受的浮力之差，通常被測液位的氣相介質(zhì)密度相比液相介質(zhì)密度小很多，浮筒在氣相中的浮力可忽略不計。n掛砝碼遵循：掛重砝碼的重力等于浮筒自身包括掛鏈的重力減去液位浮力，還要考慮減去掛砝碼托盤的重力。即：m 砝碼g = m 浮筒g - Vg - m 托盤g式中：浮筒體積V = d2 L cm3 ； d=浮筒直徑cm； L=有效測量長度cm； =被測介質(zhì)密度kg/m3。浮筒液位計基本校驗原理n校驗時先算出0%液位時要加的砝碼質(zhì)量，為浮筒包括掛鏈的質(zhì)量減去掛砝碼托盤的質(zhì)量之后的值，n再算出浮力Vg，相當(dāng)于V 的物體質(zhì)量（）所產(chǎn)生的重力，對應(yīng)的砝碼質(zhì)量值為V

7、 值，然后算出25%、50%、75%、100%各點數(shù)值，并確定所加的砝碼質(zhì)量值m 砝碼。0% 時F0 =0% m 砝碼0 = m 浮筒-m 托盤 M25%時F25=25% Vg m 砝碼25 = M- F25/g 50%時F50=50% Vg m 砝碼50 = M- F50/g 75%時F75=75% Vg m 砝碼75 = M- F75/g 100%時F100= Vg m 砝碼100 = M- F100/g 浮筒液位計基本校驗原理n實例：n被測介質(zhì)密度0.83g/cm3，浮筒包括掛鏈的質(zhì)量為1003, 托盤的質(zhì)量87.8g，筒長800mm,筒直徑38.29mm,n再算出0%和100%液位浮力

8、，然后算出25%、50%、75%、100%各點數(shù)值，并確定所加的砝碼質(zhì)量值m 砝碼。nV=3.14r2L=3.14(3.8292)280=916mlnF100(四等分）=25% Vg=0.259160.83g=190.07g0% 時F0 =0% Vg m 砝碼0 = m 浮筒-m 托盤=1003-87.8=915.2(g)25%時F25=25% Vg m 砝碼25 = m 浮筒-m 托盤- F25/g =725.13(g)50%時F50=50% Vg m 砝碼50 = m 浮筒-m 托盤- F50/g =535.06(g)75%時F75=75% Vg m 砝碼75 = m 浮筒-m 托盤- F75/g =344.99(g)100%時F100= Vg m 砝碼100 = m 浮筒-m 托盤- F100/