靜壓式、差壓式、磁翻轉(zhuǎn)式液位計(jì)

1、靜壓式、差壓式、磁翻轉(zhuǎn)式液位計(jì)培訓(xùn)服務(wù)事業(yè)部藺永強(qiáng)2012.4.29 靜壓式液位計(jì) 靜壓式液位計(jì)：通過測(cè)靜壓力或靜壓差來測(cè)量液位的儀表。 靜壓式液位計(jì)的工作原理：容器中盛有液體或固體物料時(shí)，物體對(duì)容器的底部或側(cè)壁會(huì)產(chǎn)生一定的靜壓力。當(dāng)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(shí)，此靜壓力與物料的物位高度成正比。測(cè)出這個(gè)靜壓力的變化就可知道物位的變化。在測(cè)量液面上部空間氣相壓力有波動(dòng)的密閉容器的液位時(shí)，則采用測(cè)量差壓的方法。 A、敞口容器的液位測(cè)量原理圖：敞口容器：容器底部或側(cè)面液位零點(diǎn)處引出壓力信號(hào)，儀表指示的表壓力即反映相應(yīng)的液柱靜壓。將壓力計(jì)與容器底部相連，根據(jù)流體靜力學(xué)原理，所

2、測(cè)壓力與液位的關(guān)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(cè)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(cè)量受壓密閉容器中的液位時(shí)，由于介質(zhì)上方的壓力影響會(huì)產(chǎn)生附加靜壓力，所以采用差壓法測(cè)液位，如圖所示。 差壓變送器的高壓側(cè)與容器底部的取壓管相連，低壓側(cè)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(shí)差壓變送器高、低壓側(cè)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(cè)得的差壓按下式計(jì)算出液位的高度特點(diǎn)：利用靜壓原理測(cè)液位，就是把液位測(cè)量分別轉(zhuǎn)化為壓力或差壓測(cè)量。各種壓力和差壓測(cè)量?jī)x表，只要量程合適，都可用來測(cè)量液位。分別叫壓

3、力式液位計(jì)和差壓式液位計(jì)。零點(diǎn)遷移問題無論是壓力檢測(cè)法還是差壓檢測(cè)法都要求取壓口（零液位）與壓力（差壓）檢測(cè)儀表的入口在同一水平高度上，否則就會(huì)產(chǎn)生附加靜壓誤差。 由差壓式液位計(jì)的測(cè)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(dǎo)壓管中沒有任何氣體 的冷凝液存在； （3）被測(cè)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(dāng) H 0 時(shí)，變送器輸入 p 0 ，輸出電流為4mA ；當(dāng)液位到上限，變送器輸入p

4、=Hmaxg，輸出電流20mA 。這時(shí)候就是無遷移情況，也就是不需要遷移。 兩個(gè)不同形式的液位測(cè)量系統(tǒng)中，將差壓變送器的正、負(fù)壓室分別與容器下部和上部的取壓點(diǎn)相連通，作為測(cè)量?jī)x表的差壓變送器的輸入差壓p和液位H之間的關(guān)系都可以用ppBpAgH表示。 當(dāng)H0時(shí)，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(yīng)地顯示儀表指示為0，這時(shí)不存在零點(diǎn)遷移問題。無遷移液位測(cè)量系統(tǒng)1容器 2變送器 3液位零面在實(shí)際應(yīng)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(shí)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(shí)相比，上式中多出一項(xiàng) hg ，即在

5、高壓室增加了一個(gè)恒定的靜壓 hg。由于此項(xiàng)的存在，使得當(dāng) H =0時(shí)， p = hg ，此時(shí)的變送器輸出必然大于 4mA 。零點(diǎn)遷移功能為使變送器輸出與被測(cè)液位仍保持無遷移對(duì)應(yīng)關(guān)系，必須應(yīng)用差壓變送器的零點(diǎn)遷移功能來抵消靜壓影響。使得當(dāng) H =0， p = hg 時(shí)，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(diǎn)由零點(diǎn)變?yōu)橐粋€(gè)正值，因此稱為正遷移。*負(fù)遷移：在工程中還經(jīng)常遇到負(fù)遷移的情況，如下圖所示。若被測(cè)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(dāng)于在低壓室增加了一個(gè)恒定的靜壓。由于它的存在，使得當(dāng) H =0 時(shí)，p= -（h2-h1）pg , 此時(shí)變送器的輸出必然小于 4mA ，當(dāng) H =Hmax時(shí)，變送器的輸出也達(dá)不到 20mA 。為了使變送器輸出與被測(cè)液位之間仍然保持無遷移情況的對(duì)應(yīng)關(guān)系。就必須借助差壓變送器的零點(diǎn)遷移功能來抵消這靜壓力的影響，使得當(dāng) p =（h2 h1）g 時(shí)，變送器的輸出為 4mA 。變送器的起始輸入點(diǎn)由零點(diǎn)變?yōu)橐粋€(gè)負(fù)值，這種情況就是負(fù)遷移。針對(duì)上述三種情況，如果選用的差壓變送器測(cè)量范圍為 0 5kPa ，且零點(diǎn)通過遷移功能抵消的固定靜壓分別為 2kPa 和-2kPa，則這臺(tái)差壓變送器零點(diǎn)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(cè)量頭（金屬膜盒）經(jīng)毛細(xì)管與變送器的測(cè)量室相通。在膜盒、毛細(xì)管和測(cè)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(xì)管外套以金屬蛇皮管保護(hù)，法蘭測(cè)頭的結(jié)構(gòu)形式分為平法蘭和插入式法蘭兩種。1-毛細(xì)管 2-變送器 3-平法蘭測(cè)量頭 4-插入式法蘭測(cè)量頭 法蘭式差壓變送器適宜于測(cè)量腐蝕性、結(jié)晶性、粘稠性和含有懸浮物的液體的液位和界位測(cè)量。 法蘭式差壓變送器缺點(diǎn)：比普通的差壓變送器貴，而且有的毛細(xì)管內(nèi)的充灌液很容易滲漏掉。反應(yīng)比普通的差壓變送器遲緩，特別是天冷的時(shí)候，儀表的靈敏度更低。法蘭式液位計(jì)的測(cè)量范圍還受

8、毛細(xì)管長(zhǎng)度的限制。因此，使用哪一種液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量，要視具體的情況而定。法蘭液位計(jì)的毛細(xì)管、差壓變送器的膜盒等的填充液，一般為什么用硅油？因?yàn)楣栌偷姆悬c(diǎn)高、膨脹系數(shù)小、凝固點(diǎn)低，而且化學(xué)活性差，因此環(huán)境溫度的變化不會(huì)影響測(cè)量精度。磁翻板（柱）液位計(jì)翻板式液位計(jì)浮子式液位計(jì) 翻板由極薄的導(dǎo)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(zhuǎn)。翻板的一面涂有紅漆，另一面涂銀灰漆。 翻板式液位計(jì)工作原理動(dòng)畫演示磁翻板液位計(jì)的工作原理：磁翻板液位計(jì)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(gè)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(huì)隨著容器內(nèi)液面的升降而升降；這時(shí)候我們并不能看到液位，所以我們?cè)谇惑w的外面裝了一個(gè)翻柱顯示器，因?yàn)槲覀冊(cè)谥圃旄∏驎r(shí)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(shí)，它的磁性透過外殼傳遞給翻柱顯示器，推動(dòng)磁翻柱翻轉(zhuǎn)180；由于磁翻柱是有紅、白兩個(gè)半圓柱合成的圓柱體，所以翻轉(zhuǎn)180后朝向翻柱顯示器外的會(huì)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。控制型液位計(jì)是在磁翻板液位計(jì)的基礎(chǔ)上增加了磁控開關(guān)，在監(jiān)測(cè)液位的同時(shí)磁控開關(guān)信號(hào)可用于對(duì)液位進(jìn)行控制或報(bào)警；遠(yuǎn)傳型是在磁翻板液位計(jì)的基礎(chǔ)上增加了420mA 變送傳感器，在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)液位的同時(shí)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。磁浮子隨著液位變化時(shí)在測(cè)量筒內(nèi)做相應(yīng)的位置變化，同時(shí)通過磁耦合作用推動(dòng)磁翻柱做180度翻轉(zhuǎn)，翻柱顏色分界面就是實(shí)際液位，并且同時(shí)吸引干簧管的觸點(diǎn)動(dòng)作，進(jìn)而改變了干簧管的阻值，之后輸出一個(gè)和阻值具有比例關(guān)系的4-20mA的電流來給顯示儀表。磁翻板液位計(jì)為接觸式測(cè)量，測(cè)量時(shí)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(yuǎn)傳的話是不需要供電，但是要遠(yuǎn)傳的話也是需要電源的。 安裝么一般都是法蘭對(duì)接，如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許的話也不是太麻煩，他的最大優(yōu)點(diǎn)就是看著直觀，另外一些揮發(fā)性特別強(qiáng)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(cè)量的介質(zhì)，

11、用磁翻板也不錯(cuò)！ 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，可以用于腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境。一、測(cè)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(qiáng)酸堿環(huán)境。二、浮子鈦材：比重輕，剛性好，工作壓力40KG，實(shí)驗(yàn)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?yàn)橹囟讼蛏?，露出液?0-50mm。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(qiáng)，抗衰減。內(nèi)部

12、裝設(shè)有相應(yīng)量程的干簧管，干簧管的動(dòng)靜觸頭是鐵材質(zhì)的。零點(diǎn)位于下法蘭中心處。 側(cè)裝式磁翻板液位計(jì) (安裝、使用、清洗注意事項(xiàng)) 1、為防止運(yùn)輸途中磁性浮子在主導(dǎo)管內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)而被撞擊，液位計(jì)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(yīng)先抽去卡絲方能安裝。 2、液位計(jì)安裝必須垂直，以保證磁性浮子在主導(dǎo)管內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)自如。 3、液位計(jì)與容器之間應(yīng)裝有截止閥，以便清洗和檢修時(shí)切斷物料。 4、液位計(jì)筒體周圍不容許有導(dǎo)磁體靠近，否則會(huì)直接影響液位計(jì)正常工作。 5、液位計(jì)安裝完畢后，需用磁鋼進(jìn)行校正。對(duì)磁翻柱導(dǎo)引一次，使零位以下顯示紅色，零位以上顯示白色。 6、液位計(jì)投入運(yùn)行時(shí)，應(yīng)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(jìn)入主導(dǎo)管，避免液體介質(zhì)帶著浮子急速上升，造成磁翻柱翻轉(zhuǎn)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(shí)，應(yīng)注意重端帶磁性一端向上，不能倒裝!8、液位計(jì)筒體內(nèi)不應(yīng)有固體雜質(zhì)和磁雜質(zhì)進(jìn)入，以免對(duì)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(dǎo)管，清除管內(nèi)沉積物質(zhì)。 磁翻板液位計(jì)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(shí),浮子磁鐵與翻板磁鐵同極相斥,異極相吸原理測(cè)量.當(dāng)紅白相間時(shí),主要原因是液位升降太快未來得及翻轉(zhuǎn)或外界干擾.處理方法是用磁鐵靠近磁條上下移動(dòng)取順即可。投入式靜壓液位計(jì)投入式靜壓液位計(jì)是一種測(cè)量液位的壓力傳感器，是基于所測(cè)液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用隔離型擴(kuò)散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（一般為420mA）。 工作原理： 用靜壓測(cè)量原理 當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)