羅物位檢測及儀表分析

1、物位檢物位檢測儀表測儀表3第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測及儀表物位檢測及儀表如：合成氨銅洗塔測量物位的儀表叫做物位計(jì)。按其工作原理不測量物位的儀表叫做物位計(jì)。按其工作原理不 同可分為同可分為直讀式物位儀表直讀式物位儀表 浮力式物位儀表浮力式物位儀表靜壓式物位儀表靜壓式物位儀表 電磁式物位儀表電磁式物位儀表 核輻射式物位儀表核輻射式物位儀表 聲波式物位儀表聲波式物位儀表光學(xué)式物位儀表光學(xué)式物位儀表 直讀式物位計(jì)主要直讀式物位計(jì)主要是玻璃液位計(jì)，玻璃液是玻璃液位計(jì)，玻璃液位計(jì)是按照位計(jì)是按照連通器液柱連通器液柱靜壓平衡靜壓平衡的原理工作的，的原理工作的，按結(jié)果可以分為按結(jié)果可以分為玻璃管玻璃管式式和和玻璃

2、板式玻璃板式兩種。兩種。一、直讀式物位儀表一、直讀式物位儀表二、浮力式物位儀表二、浮力式物位儀表 浮力式物位計(jì)利用漂浮在液面上的浮子（也稱浮力式物位計(jì)利用漂浮在液面上的浮子（也稱浮標(biāo)）或浸沉于液體中的浮筒（也稱沉筒）所受的浮標(biāo)）或浸沉于液體中的浮筒（也稱沉筒）所受的浮力隨液位而變化來進(jìn)行液位測量的。分為浮力隨液位而變化來進(jìn)行液位測量的。分為浮子式浮子式液位計(jì)液位計(jì) 、翻版式液位計(jì)翻版式液位計(jì)和和浮筒式液位計(jì)浮筒式液位計(jì)。浮球式液位計(jì)浮球式液位計(jì)浮筒液位計(jì)浮筒液位計(jì)浮球式水位控制器（內(nèi)浮式）浮球式水位控制器（內(nèi)浮式）調(diào)整箱組調(diào)整箱組件件浮筒浮筒浮球浮球連桿連桿非導(dǎo)非導(dǎo)磁管磁管下限下限水銀水銀開關(guān)

3、開關(guān)磁鋼磁鋼上限水上限水銀開關(guān)銀開關(guān) 翻版式液位翻版式液位計(jì)的翻版由極薄計(jì)的翻版由極薄的導(dǎo)磁金屬制成，的導(dǎo)磁金屬制成，兩面涂以顯著不兩面涂以顯著不同的顏色。當(dāng)磁同的顏色。當(dāng)磁性浮子隨液面升性浮子隨液面升降時(shí)，帶動(dòng)翻版降時(shí)，帶動(dòng)翻版繞小軸翻轉(zhuǎn)。兩繞小軸翻轉(zhuǎn)。兩種顏色的分界點(diǎn)種顏色的分界點(diǎn)即為液位。即為液位。翻版式液位計(jì)翻版式液位計(jì)翻板式液位計(jì)工作原理動(dòng)畫演示翻板式液位計(jì)工作原理動(dòng)畫演示浮筒式液位計(jì)的檢測元件是浸浮筒式液位計(jì)的檢測元件是浸沒于液體中的浮筒（或沉筒）。沒于液體中的浮筒（或沉筒）。浮筒所受浮力隨液位發(fā)生變化。浮筒所受浮力隨液位發(fā)生變化。此浮力變化再以力或位移變化的此浮力變化再以力或位移

4、變化的形式，帶動(dòng)電動(dòng)或氣動(dòng)元件發(fā)出形式，帶動(dòng)電動(dòng)或氣動(dòng)元件發(fā)出信號(hào)給顯示儀表以顯示液位，也信號(hào)給顯示儀表以顯示液位，也可以實(shí)現(xiàn)液位的報(bào)警和調(diào)節(jié)?？梢詫?shí)現(xiàn)液位的報(bào)警和調(diào)節(jié)。 3浮筒式液位計(jì)浮筒式液位計(jì) 將一質(zhì)量為將一質(zhì)量為m的浮筒懸掛在彈的浮筒懸掛在彈簧上，彈簧的下端被固定，當(dāng)簧上，彈簧的下端被固定，當(dāng)測量桶內(nèi)無水時(shí)，浮筒的重力測量桶內(nèi)無水時(shí)，浮筒的重力與彈簧力達(dá)到平衡時(shí)，有：與彈簧力達(dá)到平衡時(shí)，有：0Cxmg 當(dāng)測量筒內(nèi)有一定高度的液位當(dāng)測量筒內(nèi)有一定高度的液位H時(shí)，浮筒受到液體的浮力上時(shí)，浮筒受到液體的浮力上浮，浮，xhH)(0 xxCghAmg根據(jù)力平衡：根據(jù)力平衡：一般一般 xhhH 即

5、即xgACH從而被測液位從而被測液位H可表示為可表示為即彈簧的位移量與液位成正比。即彈簧的位移量與液位成正比。彈簧的頂端連接有一鐵芯，鐵芯彈簧的頂端連接有一鐵芯，鐵芯隨著彈簧的位移在差動(dòng)變壓器內(nèi)隨著彈簧的位移在差動(dòng)變壓器內(nèi)上下移動(dòng)輸出位移信號(hào)。上下移動(dòng)輸出位移信號(hào)。)(0 xxCghAmg三三 、差壓式物液位變送器、差壓式物液位變送器靜壓法測量原理靜壓法測量原理0PPgh0PPPghhphg若液位的高度為若液位的高度為h，則液則液體底部的壓力為：體底部的壓力為：1、開口容器的液位測量開口容器的液位測量2、密閉容器的液位測量密閉容器的液位測量v抵消了容器上部壓力變抵消了容器上部壓力變化對(duì)測量的影

6、響?；瘜?duì)測量的影響。H1gpP1pP HgPPP安裝方式安裝方式:導(dǎo)壓管、法蘭式。導(dǎo)壓管、法蘭式。003、法蘭式壓力變送器測量液位、法蘭式壓力變送器測量液位 用于粘度大、有沉淀、易結(jié)晶、易凝固或具有腐用于粘度大、有沉淀、易結(jié)晶、易凝固或具有腐蝕性的介質(zhì)，為防止導(dǎo)壓管堵塞或腐蝕儀表，采用法蝕性的介質(zhì)，為防止導(dǎo)壓管堵塞或腐蝕儀表，采用法蘭式壓力變送器。蘭式壓力變送器。什么是零點(diǎn)遷移什么是零點(diǎn)遷移1無遷移：無遷移：PgH2有遷移有遷移形成原因：加隔離罐或采用法蘭式測壓差。形成原因：加隔離罐或采用法蘭式測壓差。1121PPgHgh正壓室：正壓室：221ghPP負(fù)壓室：負(fù)壓室：1221()PgHg hh

7、差壓：差壓：無遷移無遷移PgH負(fù)遷移負(fù)遷移1221()PgHg hhH=0H=0時(shí)時(shí)，P=0P=0，變送器的輸出，變送器的輸出I=4mAI=4mA；H=H=HmaxHmax時(shí)，時(shí)，P =P =PmaxPmax, ,變送器的輸出變送器的輸出I=20mA.I=20mA.H=0H=0時(shí)時(shí)，P0P0，變送器的輸出，變送器的輸出I4mAI4mA；H=H=HmaxHmax時(shí)，時(shí)，PPPmaxPmax, ,變送器的輸出變送器的輸出I20mA.I20mA.PagH3528038 . 912001PagH3528038 . 912001例如：已知例如：已知 求量程和遷移量？求量程和遷移量？31/1200mkg3

8、2/950mkgmh0 . 11mh0 . 52m0 . 30mL液位高度變化形成的差壓值液位高度變化形成的差壓值為為所以可選擇差壓變送器量程為所以可選擇差壓變送器量程為40kPa當(dāng)當(dāng)H=0時(shí)，時(shí)，212()(5 1) 950 9.837240PhhgPa所以負(fù)遷移量為所以負(fù)遷移量為37.240kPa，即將差壓變送器的零點(diǎn)調(diào)為即將差壓變送器的零點(diǎn)調(diào)為-37.240kPa。)(hHgPgh正遷移量為正遷移量為3正遷移正遷移：變送器位置低于液面基準(zhǔn)面。：變送器位置低于液面基準(zhǔn)面。1.1.某貯罐內(nèi)的壓力變化范圍為某貯罐內(nèi)的壓力變化范圍為1215MPa，要求遠(yuǎn)傳顯，要求遠(yuǎn)傳顯示，試選擇一臺(tái)示，試選擇一

9、臺(tái)DDZ-型壓力變送器型壓力變送器 ( (包括準(zhǔn)確度等包括準(zhǔn)確度等級(jí)和量程級(jí)和量程) )。如果壓力由。如果壓力由12MPa變化到變化到15MPa，問這時(shí)，問這時(shí)壓力變送器的輸出變化了多少壓力變送器的輸出變化了多少? ?如果附加遷移機(jī)構(gòu)如果附加遷移機(jī)構(gòu), ,問是問是否可以提高儀表的準(zhǔn)確度和靈敏度否可以提高儀表的準(zhǔn)確度和靈敏度? ?遷移為遷移為7MPa7MPa。（。（如果已知某廠生產(chǎn)的 DDZ-型壓力變送器的規(guī)格有：010，18，25，60，100 （MPa）精度等級(jí)均為0.5級(jí)。輸出信號(hào)范圍為010mA）。 29MPa253515 由已知條件，最高壓力為15MPa，若貯罐內(nèi)的壓力是比較平穩(wěn)的，取

10、壓力變送器的測量上限為 MPa125.0%5.025 若選擇測量范圍為025MPa、準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí),這時(shí)允許的最大絕對(duì)誤差為mA8 . 4102512 由于變送器的測量范圍為025MPa，輸出信號(hào)范圍為010mA,故壓力為12MPa時(shí),輸出電流信號(hào)為31mA6102515壓力為15MPa時(shí)，輸出電流信號(hào)為 這就是說,當(dāng)貯罐內(nèi)的壓力由12MPa變化到15MPa時(shí),變送器的輸出電流只變化了1.2mA。 在用差壓變送器來測量液位時(shí)，由于在液位H=0時(shí),差壓變送器的輸入差壓信號(hào)p并不一定等于0，故要考慮零點(diǎn)的遷移。實(shí)際上遷移問題不僅在液位測量中遇到，在其他參數(shù)的測量中也可能遇到。加上遷移機(jī)構(gòu)，可

11、以改變測量的起始點(diǎn)，提高儀表的靈敏度 (只不過這時(shí)儀表量程也要作相應(yīng)改變)。 32mA78. 210725712 由本例題可知，如果確定正遷移量為7MPa，則變送器的量程規(guī)格可選為18MPa。那么此時(shí)變送器的實(shí)際測量范圍為725MPa，即輸入壓力為7MPa時(shí)，輸出電流為0mA；輸入壓力為25MPa時(shí)，輸出電流為10mA。這時(shí)如果輸入壓力為12MPa，則輸出電流為 mA44. 410725715輸入壓力為15MPa時(shí),輸出電流為34 由此可知，當(dāng)輸入壓力由12MPa變化到15MPa時(shí)，輸出電流變化了1.67mA，比不帶遷移機(jī)構(gòu)的變送器靈敏度提高了。 變送器的準(zhǔn)確度等級(jí)仍為0.5級(jí)，此時(shí)儀表的最大

12、允許絕對(duì)誤差為(25-7)0.5% = 0.09MPa，所以，由于加了遷移機(jī)構(gòu)，使儀表的測量誤差減少了。 35法蘭式差壓變送器測液位36例例2.2.用一臺(tái)雙法蘭式差壓變送器測量某容器的液位用一臺(tái)雙法蘭式差壓變送器測量某容器的液位, ,如圖如圖4-154-15所示。已知被測液位的變化范圍為所示。已知被測液位的變化范圍為0 03m,3m,被測介質(zhì)密度被測介質(zhì)密度=900kg/m=900kg/m3 3 , ,毛細(xì)管內(nèi)工作介質(zhì)密度毛細(xì)管內(nèi)工作介質(zhì)密度0 0=950kg/m=950kg/m3 3。變送器的。變送器的安裝尺寸為安裝尺寸為 h h1 1=1m, h=1m, h2 2=4m=4m。求變送器的測

13、量范圍。求變送器的測量范圍, ,并判斷零點(diǎn)并判斷零點(diǎn)遷移方向遷移方向, ,計(jì)算遷移量計(jì)算遷移量, ,當(dāng)法蘭式差壓變送器的安裝位置升高或當(dāng)法蘭式差壓變送器的安裝位置升高或降低時(shí)降低時(shí), ,問對(duì)測量有何影響問對(duì)測量有何影響? ? PagHp2648781.99003max解：解：當(dāng)不考慮遷移量時(shí),變送器的測量范圍應(yīng)根據(jù)液位的最大變化范圍來計(jì)算。 液位為3m時(shí),其壓差為 37上述計(jì)算結(jié)果pmax為26.487kPa,經(jīng)過圓整后,測量范圍可選030kPa。 ghgHpp0101 根據(jù)圖示,當(dāng)液位高度為H時(shí),差壓變送器正壓室所受的壓力p1為 ghhpp01202負(fù)壓室所受的壓力p2為38因此，差壓變送器

14、所受的壓差為ghgHppp0221 由上式可知,該差壓變送器應(yīng)進(jìn)行負(fù)遷移,其遷移量為 h20g。 當(dāng)差壓變送器安裝的高度改變時(shí),只要兩個(gè)取壓法蘭間的尺寸h2不變,其遷移量是不變的。39dDL112ln()LCD d2DdLH1 dDL1212 ()ln()HCKHD d 2DdLH11金屬電極棒；2容器壁圖3-45 料位檢測 用電容法可以測量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。由于固體間磨損較大，容易“滯留”，可用電極棒及容器壁組成電容器的兩極來測量非導(dǎo)電固體料位。dDHCXln20電容量變化與料位升降的關(guān)系為電容量變化與料位升降的關(guān)系為181-電阻棒；電阻棒；2-絕緣套；絕緣套；3-測量電橋測量電橋

15、 2、電阻式液位計(jì)（、電阻式液位計(jì)（電極式液位計(jì)）電極式液位計(jì)） 該傳感器的材料、結(jié)構(gòu)與尺寸確定后，該傳感器的材料、結(jié)構(gòu)與尺寸確定后，K1、K2均為常數(shù)，電阻大小與液位高度成正比。電均為常數(shù)，電阻大小與液位高度成正比。電阻的測量可用圖中的電橋電路完成。阻的測量可用圖中的電橋電路完成。 hKKhAHAhHAR212223、電阻式料位計(jì)、電阻式料位計(jì) 電極接觸式料位計(jì)電極接觸式料位計(jì) 1-絕緣套；絕緣套； 2、3、4=電極電極 5-信號(hào)器；信號(hào)器； 6-金屬容器壁金屬容器壁六、核輻射式物位儀表六、核輻射式物位儀表 八、光學(xué)式物位計(jì)八、光學(xué)式物位計(jì) 激光物位計(jì)激光物位計(jì) 激光式液位檢測儀由激光發(fā)射器、接收器及測量激光式液位檢測儀由激光發(fā)射器、接收器及測量控制電路組成。工作方式有反射式和遮斷式，在液位控制電路組成。工作方式有反射式和遮斷式，在液位測量中兩種方式都可使用，但一般只用作定點(diǎn)檢測控測量中兩種方式都可使用，但一般只用作定點(diǎn)檢測控制，不易進(jìn)行連續(xù)測量。制，不易進(jìn)行連續(xù)測量。 反射式激光液位檢測原理圖反射式激光液位檢測原理圖1-激光發(fā)射器；激光發(fā)射器； 2-上液位接收器；上液位接收器； 3-下液位接收器下液位接收器 九、重錘探測式料位計(jì)九、重錘探測式料位計(jì) 重錘連在與電機(jī)相連的鼓重錘連在與電機(jī)相連的鼓輪上，電機(jī)發(fā)訊使重錘在執(zhí)行輪上，電機(jī)發(fā)訊使重錘在執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制下