new第5章物位測量

1、第五章第五章 物位測量物位測量段段 宇宇 ()能源與動力工程學院能源與動力工程學院主要內容主要內容:n第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 n第二節(jié)第二節(jié) 靜壓式液位測量靜壓式液位測量 n第三節(jié)第三節(jié) 其它物位測量方法其它物位測量方法 學習要求學習要求: 了解物位測量的基本概念、方法及其分類；了解物位測量的基本概念、方法及其分類； 掌握靜壓式液位測量的分類、工作原理及使用掌握靜壓式液位測量的分類、工作原理及使用注意事項，重點掌握注意事項，重點掌握雙室平衡容器的測量原理、雙室平衡容器的測量原理、誤差因素和改進措施誤差因素和改進措施； 了解浮力式、超聲波式、電容式物位測量的原了解浮力式、超聲波式、電容式物位測量

2、的原理及注意事項。理及注意事項。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、基本概念一、基本概念 物位物位( (液位、料位、界位）液位、料位、界位） 物位傳感器（連續(xù)式、開關式）物位傳感器（連續(xù)式、開關式）二、物位測量的主要方法和分類二、物位測量的主要方法和分類 靜壓式靜壓式 浮力式浮力式 重錘式重錘式 超聲波式（非接觸式測量）超聲波式（非接觸式測量） 電容式電容式第二節(jié)第二節(jié) 靜壓式液位測量靜壓式液位測量 一、一、連通器式液位測量連通器式液位測量 二、二、壓力式液位測量壓力式液位測量 三、三、差壓式差壓式液位測量液位測量 一、連通器式液位測量一、連通器式液位測量u 玻璃管玻璃管 u 玻璃板玻璃板u 云母片云

3、母片u 雙色雙色 u 電接點電接點重量水位重量水位在汽包工作壓力在汽包工作壓力下，將汽包中的氣相飽和下，將汽包中的氣相飽和蒸汽和液相飽和水全部按蒸汽和液相飽和水全部按上、下分離，得到的一個上、下分離，得到的一個汽水分界的平靜液面。汽水分界的平靜液面。指示水位指示水位各種各種水位計所測出的汽水位計所測出的汽包水位值包水位值汽包中三種水位及其關系汽包中三種水位及其關系swswHH10雙色（云母）水位計雙色（云母）水位計010()()wswsHgLHgHgLHg汽包實際（重量）水位與指示水位的關系：汽包實際（重量）水位與指示水位的關系：在額定工況下，實際零水位在額定工況下，實際零水位 高壓鍋爐：高壓

4、鍋爐： 中壓鍋爐：中壓鍋爐：mmHH)6040(0mmHH)3525(0HHww重量水位指示水位01swswHH10特點：特點： 結構簡單、顯示直觀、可靠；結構簡單、顯示直觀、可靠； 只能就地安裝。只能就地安裝。電接點水位計電接點水位計電接點水位計電接點水位計特點：特點： 電信號傳送，遲延??；電信號傳送，遲延??； 儀表無機械傳動所產(chǎn)生的變差及刻度誤差；儀表無機械傳動所產(chǎn)生的變差及刻度誤差； 信號可靠，受汽包壓力和環(huán)境溫度影響??；信號可靠，受汽包壓力和環(huán)境溫度影響??； 輸出信號不連續(xù)，不能作為自動調節(jié)信號。輸出信號不連續(xù)，不能作為自動調節(jié)信號。二、壓力式液位測量二、壓力式液位測量 gHp三、差壓

5、式液位測量三、差壓式液位測量 n工作原理工作原理: : 把把液位高度液位高度變化變化轉換成轉換成差壓差壓變化來變化來測量水位，因此測測量水位，因此測量儀表就是量儀表就是差壓計差壓計平衡容器平衡容器： 液位高度液位高度差壓；差壓；導壓管路導壓管路： 將差壓傳至遠離將差壓傳至遠離 現(xiàn)場的差壓計；現(xiàn)場的差壓計；差壓計差壓計： 顯示儀表指示液位。顯示儀表指示液位。n 差壓式液位計的組成：差壓式液位計的組成：單室和雙室平衡容器單室和雙室平衡容器單室平衡器一般用于測量單室平衡器一般用于測量低溫、低溫、低壓低壓容器的水位。用于測量汽容器的水位。用于測量汽包水位時，要運用汽壓自動校包水位時，要運用汽壓自動校正

6、系統(tǒng)。正系統(tǒng)。雙室平衡容器可減少單室平衡雙室平衡容器可減少單室平衡容器因容器因正負壓取樣管內水的密正負壓取樣管內水的密度不同度不同所引起的測量誤差。所引起的測量誤差。gHLgHgLsw)(1n “水位差壓水位差壓”轉換原理轉換原理HpppgHgLsws)()(1簡單雙室平衡容器簡單雙室平衡容器gHgLpsws)()(010H0H gHppsw)(0【例】【例】已知平衡容器的汽水連通管之間跨距為300mm，汽包水位在H0=150mm處，飽和水密度為680.075kg/m3，飽和蒸汽密度為59.086 kg/m3， 平衡容器正壓管中冷凝水密度為962.83 kg/m3，試求：此時平衡容器的輸出差壓

7、為多少？試求：此時平衡容器的輸出差壓為多少？解：解：gHgLpsws)()(1 = 0.3(962.83-59.086)9.8 -0.15(680.075-59.086)9.8=1745PagHgLpsws)()(1H簡單雙室平衡容器簡單雙室平衡容器l誤差因素誤差因素1 1：1平衡容器環(huán)境溫度的變化平衡容器環(huán)境溫度的變化 由于向外散熱，平衡容器中的水溫由上至下由于向外散熱，平衡容器中的水溫由上至下逐步降低，且不易測定。因而逐步降低，且不易測定。因而1的數(shù)值難以的數(shù)值難以準確確定。準確確定。若平衡容器的環(huán)境溫度若平衡容器的環(huán)境溫度，則冷凝水密度，則冷凝水密度1，平衡容器輸出差壓平衡容器輸出差壓，

8、使指示水位，使指示水位，指示帶，指示帶有負誤差。有負誤差?？刹扇〉母倪M措施：可采取的改進措施： 對平衡容器及汽水連通管加保溫對平衡容器及汽水連通管加保溫(注意注意寬容器頂面不應保溫，以產(chǎn)生足夠冷寬容器頂面不應保溫，以產(chǎn)生足夠冷凝水量凝水量)。 理想方法是加裝理想方法是加裝蒸汽加熱罩蒸汽加熱罩。 gHLgHgLswswsw)()()(p1=wsH采用汽包內飽和蒸汽來加熱正、采用汽包內飽和蒸汽來加熱正、負壓側取樣管內的水負壓側取樣管內的水,使之處于使之處于飽和溫度飽和溫度,從而消除了簡單雙室從而消除了簡單雙室平衡容器內水溫度與汽包內水平衡容器內水溫度與汽包內水溫度不同帶來的測量誤差溫度不同帶來的測

9、量誤差。蒸汽罩式雙室平衡容器蒸汽罩式雙室平衡容器w s 誤差因素誤差因素2：2汽包工作壓力的變化汽包工作壓力的變化 w和和S隨汽包壓力變化而改變，使差壓式水隨汽包壓力變化而改變，使差壓式水位計的指示發(fā)生很大誤差。位計的指示發(fā)生很大誤差。汽包壓力汽包壓力 p密度差密度差(w-s) 輸出的差壓輸出的差壓p (對應的指示水位值對應的指示水位值H)可采取的改進措施：可采取的改進措施：（1）采用蒸汽罩）采用蒸汽罩補償式補償式平衡容器平衡容器（2）引入壓力校正信號）引入壓力校正信號H (mm) 不同汽包壓力下輸出差壓值不同汽包壓力下輸出差壓值p與汽包水位與汽包水位H的關系的關系【例】已知差壓式水位計平衡容

10、器的汽水連通管之【例】已知差壓式水位計平衡容器的汽水連通管之間跨距為間跨距為550mm，汽包額定壓力，汽包額定壓力 pn = 3.92MPa，汽包正常水位在汽包正常水位在H0=250mm處，平衡容器正壓管處，平衡容器正壓管中冷凝水密度為中冷凝水密度為988.46 kg/m3，此時，差壓輸出，此時，差壓輸出p0=3311.27Pa，如果汽包壓力由額定壓力，如果汽包壓力由額定壓力pn下下降到降到 pd = 0.98MPa（此壓力下飽和水密度為（此壓力下飽和水密度為887.9kg/m3，飽和蒸汽密度為，飽和蒸汽密度為5.05kg/m3），）， 求求汽包壓力下降后汽包壓力下降后正常水位正常水位H=H0

11、時輸出的差壓時輸出的差壓值值p= ？示值絕對和相對誤差是多少？示值絕對和相對誤差是多少？ 解：解：)(1gHLgHgLpsw= 0.55988.469.807 -0.25887.99.807+(0.55-0.25) 5.059.807 = 3139.8 (Pa)絕對誤差絕對誤差 pp0 3139.83311.27171.47(Pa)相對誤差相對誤差 5.210027.331147.17110000ppp設設1不變，則汽包壓力不變，則汽包壓力pd=0.98MPa時，時，水位計的差壓輸出水位計的差壓輸出 蒸汽罩補償式平衡容器蒸汽罩補償式平衡容器 gHlgHLglLpws)()()(0010當汽壓變

12、化時當汽壓變化時,單室平衡單室平衡容器和蒸汽罩雙室平衡容器和蒸汽罩雙室平衡容器的輸出差壓變化方容器的輸出差壓變化方向恰好是相反向恰好是相反。(帶中間抽頭的雙室平衡容器帶中間抽頭的雙室平衡容器)正壓側取樣管的水柱改由正壓側取樣管的水柱改由2 段組成段組成, l段保持飽和溫度段保持飽和溫度, （L-l）段保持室溫。適當段保持室溫。適當選擇選擇2 段的比例段的比例,即可獲得即可獲得在某一特定水位在某一特定水位(如正常水如正常水位位) 下平衡容器輸出的差壓下平衡容器輸出的差壓值不受汽壓變動的影響值不受汽壓變動的影響.壓力變送器壓力變送器ppf (p)gsw)(LgpLHsw)(蒸汽罩雙室平衡容器壓力校

13、正系統(tǒng)蒸汽罩雙室平衡容器壓力校正系統(tǒng) 汽包壓力自動校正系統(tǒng)汽包壓力自動校正系統(tǒng)n對于中小型鍋爐對于中小型鍋爐,在不采用汽壓自動校正系統(tǒng)時在不采用汽壓自動校正系統(tǒng)時, 宜采用宜采用蒸汽罩補償式平衡容器蒸汽罩補償式平衡容器(帶中間抽頭的雙室平衡容器帶中間抽頭的雙室平衡容器) 。n對于采用汽壓校正對于采用汽壓校正(補償補償) 的水位測量系統(tǒng)的水位測量系統(tǒng)(高壓或超高高壓或超高壓鍋爐壓鍋爐) , 當平衡容器安裝現(xiàn)場環(huán)境溫度較穩(wěn)定時當平衡容器安裝現(xiàn)場環(huán)境溫度較穩(wěn)定時, 以采用單室平以采用單室平衡容器為宜衡容器為宜, 因為其結構簡單、安裝方便因為其結構簡單、安裝方便,同時還可避免同時還可避免在采用雙室平衡

14、容器時汽壓驟然下降在采用雙室平衡容器時汽壓驟然下降, 造成飽和水汽化造成飽和水汽化而喪失正壓頭的危險。而喪失正壓頭的危險。但如果平衡容器安裝現(xiàn)場環(huán)境溫度變化較大時但如果平衡容器安裝現(xiàn)場環(huán)境溫度變化較大時, 以采用以采用蒸汽罩式雙室平衡容器為宜。蒸汽罩式雙室平衡容器為宜。平衡容器選型平衡容器選型第三節(jié)第三節(jié) 其它物位測量方法其它物位測量方法n 浮力式浮力式 n 重錘式重錘式n 電容式電容式 n 超聲波式超聲波式 一、浮力式液位測量一、浮力式液位測量 二、二、重錘式重錘式物位測量物位測量三、三、 電容式物位測量電容式物位測量電容兩極間介質量的變化可引起電容兩極間介質量的變化可引起電容量的變化。電容量的變化。 把一根外包絕緣層的金屬棒插入裝有導電介質的金屬容器，金屬棒和容器內壁之間形成電容，傳感器電容量Cx隨被測介質液位變化發(fā)生變化，電容變化增量Cx通過變送器電路轉換為與液位成正比例的標準電流信號。 四、四、 超聲波物位測量超聲波物位測量采用測量時間差的原理，采用測量時間差的原理，測得物料高度。測得物料高度。 思考題：思考題： n云母水位計的工作原理和特點？水位計指示的云母水位計的工作原理和特點？水位計指示的水位和實際重量水位的關系？水位