靜壓式、差壓式、磁翻轉式液位計

1、靜壓式、差壓式、磁翻轉式液位計培訓服務事業(yè)部藺永強2012.4.29 靜壓式液位計 靜壓式液位計：通過測靜壓力或靜壓差來測量液位的儀表。 靜壓式液位計的工作原理：容器中盛有液體或固體物料時，物體對容器的底部或側壁會產(chǎn)生一定的靜壓力。當液體的密度均勻，或固體顆粒及物料的密度與疏密程度均勻時，此靜壓力與物料的物位高度成正比。測出這個靜壓力的變化就可知道物位的變化。在測量液面上部空間氣相壓力有波動的密閉容器的液位時，則采用測量差壓的方法。 A、敞口容器的液位測量原理圖：敞口容器：容器底部或側面液位零點處引出壓力信號，儀表指示的表壓力即反映相應的液柱靜壓。將壓力計與容器底部相連，根據(jù)流體靜力學原理，所

2、測壓力與液位的關系為： 式中： 容器內(nèi)取壓平面上由液柱產(chǎn)生的靜壓力； 容器內(nèi)被測介質(zhì)的密度； 重力加速度。 從取壓平面到液面的高度；B、在測量受壓密閉容器中的液位時，由于介質(zhì)上方的壓力影響會產(chǎn)生附加靜壓力，所以采用差壓法測液位，如圖所示。 差壓變送器的高壓側與容器底部的取壓管相連，低壓側與液面上方容器的頂部相連。如果容器上部空間為干燥的氣體，則此時差壓變送器高、低壓側所感受的壓力分別為： 差壓變送器所受的壓差 因此，可以根據(jù)差壓變送器測得的差壓按下式計算出液位的高度特點：利用靜壓原理測液位，就是把液位測量分別轉化為壓力或差壓測量。各種壓力和差壓測量儀表，只要量程合適，都可用來測量液位。分別叫壓

3、力式液位計和差壓式液位計。零點遷移問題無論是壓力檢測法還是差壓檢測法都要求取壓口（零液位）與壓力（差壓）檢測儀表的入口在同一水平高度上，否則就會產(chǎn)生附加靜壓誤差。 由差壓式液位計的測量原理可知，液柱的靜壓差 P與液位高度 H 滿足式 的條件是：（1）差壓變送器的高壓室取壓口正好與起始液面 （ H =0）在同一水平面上；（2）差壓變送器低壓室的導壓管中沒有任何氣體 的冷凝液存在； （3）被測介質(zhì)的密度保持不變。在這種情況下，差壓變送器處于理想條件下的無遷移工作狀態(tài)。假定采用輸出為 4mA 20mA 的差壓變送器,當 H 0 時，變送器輸入 p 0 ，輸出電流為4mA ；當液位到上限，變送器輸入p

4、=Hmaxg，輸出電流20mA 。這時候就是無遷移情況，也就是不需要遷移。 兩個不同形式的液位測量系統(tǒng)中，將差壓變送器的正、負壓室分別與容器下部和上部的取壓點相連通，作為測量儀表的差壓變送器的輸入差壓p和液位H之間的關系都可以用ppBpAgH表示。 當H0時，差壓變送器的輸入p=0，差壓變送器的輸出也為0（下限值），相應地顯示儀表指示為0，這時不存在零點遷移問題。無遷移液位測量系統(tǒng)1容器 2變送器 3液位零面在實際應用中，差壓變送器的安裝位置不能與最低液位處于同一水平面上，如圖所示。這時差壓變送器高低壓室所受壓力分別為： 高低壓室所受的壓差為： 與無遷移情況時相比，上式中多出一項 hg ，即在

5、高壓室增加了一個恒定的靜壓 hg。由于此項的存在，使得當 H =0時， p = hg ，此時的變送器輸出必然大于 4mA 。零點遷移功能為使變送器輸出與被測液位仍保持無遷移對應關系，必須應用差壓變送器的零點遷移功能來抵消靜壓影響。使得當 H =0， p = hg 時，變送器輸出為 4mA 。*正遷移：在上圖a這種工作狀態(tài)下，變送器的起始輸入點由零點變?yōu)橐粋€正值，因此稱為正遷移。*負遷移：在工程中還經(jīng)常遇到負遷移的情況，如下圖所示。若被測液體的密度為 1 ，隔離液的密度為 2，且 1 2 ，則變送器高低壓室的壓力分別為：高低壓室所感受的壓差為與無遷移情況相比較，總的差壓減少了 (h2-h1)2g

6、，即相當于在低壓室增加了一個恒定的靜壓。由于它的存在，使得當 H =0 時，p= -（h2-h1）pg , 此時變送器的輸出必然小于 4mA ，當 H =Hmax時，變送器的輸出也達不到 20mA 。為了使變送器輸出與被測液位之間仍然保持無遷移情況的對應關系。就必須借助差壓變送器的零點遷移功能來抵消這靜壓力的影響，使得當 p =（h2 h1）g 時，變送器的輸出為 4mA 。變送器的起始輸入點由零點變?yōu)橐粋€負值，這種情況就是負遷移。針對上述三種情況，如果選用的差壓變送器測量范圍為 0 5kPa ，且零點通過遷移功能抵消的固定靜壓分別為 2kPa 和-2kPa，則這臺差壓變送器零點遷移特性曲線如

7、下圖所示。 法蘭式壓力變送器 法蘭式差壓變送器的法蘭直接與容器上的法蘭相連接，作為敏感元件的測量頭（金屬膜盒）經(jīng)毛細管與變送器的測量室相通。在膜盒、毛細管和測量室所組成的密閉系統(tǒng)內(nèi)充有硅油，作為傳壓介質(zhì)，毛細管外套以金屬蛇皮管保護，法蘭測頭的結構形式分為平法蘭和插入式法蘭兩種。1-毛細管 2-變送器 3-平法蘭測量頭 4-插入式法蘭測量頭 法蘭式差壓變送器適宜于測量腐蝕性、結晶性、粘稠性和含有懸浮物的液體的液位和界位測量。 法蘭式差壓變送器缺點：比普通的差壓變送器貴，而且有的毛細管內(nèi)的充灌液很容易滲漏掉。反應比普通的差壓變送器遲緩，特別是天冷的時候，儀表的靈敏度更低。法蘭式液位計的測量范圍還受

8、毛細管長度的限制。因此，使用哪一種液位計進行測量，要視具體的情況而定。法蘭液位計的毛細管、差壓變送器的膜盒等的填充液，一般為什么用硅油？因為硅油的沸點高、膨脹系數(shù)小、凝固點低，而且化學活性差，因此環(huán)境溫度的變化不會影響測量精度。磁翻板（柱）液位計翻板式液位計浮子式液位計 翻板由極薄的導磁金屬制成，每片寬10mm，垂直排列，并各自能繞框架上的小軸旋轉。翻板的一面涂有紅漆，另一面涂銀灰漆。 翻板式液位計工作原理動畫演示磁翻板液位計的工作原理：磁翻板液位計有一容納浮球的腔體我們稱其為主體管或外殼，它通過法蘭或其他接口與容器組成一個連通器；這樣它腔體內(nèi)的液面與容器內(nèi)的液面是相同高度的，所以腔體內(nèi)的浮球

9、會隨著容器內(nèi)液面的升降而升降；這時候我們并不能看到液位，所以我們在腔體的外面裝了一個翻柱顯示器，因為我們在制造浮球時在浮球沉入液體與浮出部分的交界處安裝了磁鋼，它與浮球隨液面升降時，它的磁性透過外殼傳遞給翻柱顯示器，推動磁翻柱翻轉180；由于磁翻柱是有紅、白兩個半圓柱合成的圓柱體，所以翻轉180后朝向翻柱顯示器外的會改變顏色（液面以下紅色、以上白色），兩色交界處即是液面的高度?？刂菩鸵何挥嬍窃诖欧逡何挥嫷幕A上增加了磁控開關，在監(jiān)測液位的同時磁控開關信號可用于對液位進行控制或報警；遠傳型是在磁翻板液位計的基礎上增加了420mA 變送傳感器，在現(xiàn)場監(jiān)測液位的同時將液位的變化通過變送傳感器、線纜

10、及儀表傳到控制室，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和控制。磁浮子隨著液位變化時在測量筒內(nèi)做相應的位置變化，同時通過磁耦合作用推動磁翻柱做180度翻轉，翻柱顏色分界面就是實際液位，并且同時吸引干簧管的觸點動作，進而改變了干簧管的阻值，之后輸出一個和阻值具有比例關系的4-20mA的電流來給顯示儀表。磁翻板液位計為接觸式測量，測量時要考慮接液材質(zhì)問題。你這種介質(zhì)一定要用防腐的，如果不需要遠傳的話是不需要供電，但是要遠傳的話也是需要電源的。 安裝么一般都是法蘭對接，如果現(xiàn)場條件允許的話也不是太麻煩，他的最大優(yōu)點就是看著直觀，另外一些揮發(fā)性特別強的介質(zhì)，超聲波不適合用的 ，用磁翻板就比較合適！ 還有一些需要防爆測量的介質(zhì)，

11、用磁翻板也不錯！ 特點：結構簡單，維修方便，可以用于腐蝕性較強的環(huán)境。一、測量筒材質(zhì)PVC材質(zhì)：用于弱酸堿環(huán)境中。PP，PPR材質(zhì)：用于中性腐蝕環(huán)境。不銹鋼材質(zhì)：用于強酸堿環(huán)境。二、浮子鈦材：比重輕，剛性好，工作壓力40KG，實驗壓力60KG。不銹鋼（304）材質(zhì)：用于常溫常壓下。不銹鋼（316）材質(zhì)：用于弱酸堿環(huán)境。注意：浮子方向為重端向上，露出液面40-50mm。三、翻柱常溫的材料為塑料材質(zhì)，用于介質(zhì)溫度為80以內(nèi)環(huán)境下。中溫的材料是特殊塑料，用于介質(zhì)溫度-20-130環(huán)境下。高溫的材料是陶瓷材質(zhì)，用于300 介質(zhì)溫度環(huán)境下。四、變送輸出單元采用4-20mA輸出，抗干擾能力強，抗衰減。內(nèi)部

12、裝設有相應量程的干簧管，干簧管的動靜觸頭是鐵材質(zhì)的。零點位于下法蘭中心處。 側裝式磁翻板液位計 (安裝、使用、清洗注意事項) 1、為防止運輸途中磁性浮子在主導管內(nèi)高速運動而被撞擊，液位計出廠前，用卡絲將磁性浮子固定在下引液管處，用戶在安裝使用前應先抽去卡絲方能安裝。 2、液位計安裝必須垂直，以保證磁性浮子在主導管內(nèi)上下運動自如。 3、液位計與容器之間應裝有截止閥，以便清洗和檢修時切斷物料。 4、液位計筒體周圍不容許有導磁體靠近，否則會直接影響液位計正常工作。 5、液位計安裝完畢后，需用磁鋼進行校正。對磁翻柱導引一次，使零位以下顯示紅色，零位以上顯示白色。 6、液位計投入運行時，應先打開上引液管

13、閥門，然后慢慢開啟下引液管閥門，讓液體介質(zhì)平穩(wěn)地進入主導管，避免液體介質(zhì)帶著浮子急速上升，造成磁翻柱翻轉失靈或翻亂(若遇此現(xiàn)象，可用磁鋼重新校正)。 7、打開底法蘭盲板、裝入磁性浮子時，應注意重端帶磁性一端向上，不能倒裝!8、液位計筒體內(nèi)不應有固體雜質(zhì)和磁雜質(zhì)進入，以免對浮子造成卡阻及減弱浮力。 9、根據(jù)介質(zhì)情況，可定期打開排污閥清洗主導管，清除管內(nèi)沉積物質(zhì)。 磁翻板液位計出現(xiàn)紅白相間的原因是什么?如何處理？翻板有磁鐵,利用液位升降時,浮子磁鐵與翻板磁鐵同極相斥,異極相吸原理測量.當紅白相間時,主要原因是液位升降太快未來得及翻轉或外界干擾.處理方法是用磁鐵靠近磁條上下移動取順即可。投入式靜壓液位計投入式靜壓液位計是一種測量液位的壓力傳感器，是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉化成標準電信號（一般為420mA）。 工作原理： 用靜壓測量原理 當液位變送器投入到被測