動力機(jī)械測試作業(yè)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——動力機(jī)械測試作業(yè)液位測量

液位測量主要是基于相界面兩側(cè)物質(zhì)的物性差異或液位改變時引起有關(guān)物理參數(shù)的變化的原理而實現(xiàn)的。這些物理參數(shù)可能是電量的或非電量的，如電阻、電容、電感、差壓以及聲速和光能等，它們的共同特點是能夠反映相應(yīng)的液位變化并易于檢測。第一節(jié)差壓式液位測量法

該方法尋常用到的是差壓式液位計，利用液柱產(chǎn)生的壓力來測量液位的高度，在水位發(fā)生變化后，差壓變送器測到的壓差也會隨之發(fā)生變化，它們之間有線性的關(guān)系。工作原理

對于開口容器，通過測量容器內(nèi)變動液位的靜壓力與大氣壓力之差來測量液位，液體中任一點的靜壓力p與其自由表面上的壓力p0之差

?p?p?p0???g?H

對于密閉容器，可以通過測量容器內(nèi)變動液位的靜壓力與其蒸汽壓力之差來測量液位：

?p???g?H??S?g?HS

其次節(jié)電容式液位測量法

電容式液位測量是基于改變介電常數(shù)時，電容器的電容量變化的原理來測量液位的。該方法尋常用到的是電容式液位計。工作原理

電容式液位計是采用測量電容的變化來測量液面的高低的。它是一根金屬棒插入盛液容器內(nèi)，金屬棒作為電容的一個極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數(shù)ε1和液面上的介電常數(shù)ε2不同，譬如：ε1>ε2，則當(dāng)液位升高時，兩電極間總的介電常數(shù)值隨之加大因而電容量增大。反之當(dāng)液位下降，ε值減小，電容量也減小。所以，可通過兩電極間的電容量的變化來測量液位的高低。電容液位計的靈敏度主要取決于兩種介電常數(shù)的差值，而且，只有ε1和ε2的恒定才能保證液位測量確鑿，因被測介質(zhì)具有導(dǎo)電性，所以金屬棒電極都有絕緣層覆蓋。電容液位計體積小，簡單實現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)理，適用于具有腐蝕性和高壓的介質(zhì)的液位測量。

測量導(dǎo)電液體的電容式液位計：

?C?2????HlnDd

測量非導(dǎo)電液體的電容式液位計：

2??(???0)?H?C?lnDd第三節(jié)沉浮式液位測量法

原理：當(dāng)浮標(biāo)受力平衡時，浮標(biāo)可以隨液面穩(wěn)定:W?F?G

式中的W表示浮標(biāo)的重力，F(xiàn)表示浮標(biāo)所受的浮力，G表示平衡重物的重力。

液位上升時，其上浮力F增加，浮標(biāo)向上移動，直到達(dá)到新的受力平衡，反之亦然。因而實現(xiàn)了浮標(biāo)對液位的跟蹤。特點：簡單直觀，測量精讀低。誤差原因：滑輪摩擦，鋼絲繩熱脹冷縮。

第四節(jié)液位測量的應(yīng)用4.1電阻式液位測量法

該法特別適用于導(dǎo)電液體的測量，敏感器件具有導(dǎo)電特性，其電阻值隨液位的變化而變化，故將電阻變化值傳遞給二次電路即得到液位值。該方法尋常用到的為電阻液位計。4.2光纖液位測量法

該方法尋常使用光纖液位計，它是根據(jù)力平衡原理測量儲罐液位的儀表。它由浮球、光纖傳感器、力平衡傳動機(jī)構(gòu)、光電變換器、光纜及智能式數(shù)顯表等所組成。其工作原理簡述如下：在力平衡機(jī)構(gòu)的作用下，浮球把感測到的液位的變化量，通過鋼絲繩傳遞給測量裝置內(nèi)的磁偶合器，在磁偶合器的作用下使隔離的光纖傳感器感受到位移的變化量，并通過光纖送出光信號給光電變換器變換成電信號給智能式數(shù)顯示液位，智能式數(shù)顯表可以根據(jù)用戶的要求實現(xiàn)聲光報警，輸出4-20mA和RS232通訊，實現(xiàn)液位的檢測與控制。

4.2超聲波液位測量法

超聲波液位測量法尋常使用的時超聲波液位計，利用波在介質(zhì)中的傳播特性。在容器底部或頂部安裝超聲波發(fā)射器和接收器，發(fā)射出的超聲波在相界面被反射，并由接收器接收，測出超聲波從發(fā)射到接收的時間差，便可測出液位高低。

例題1:計算如圖1所示的壓力式液位計的調(diào)校量程范圍及遷移量，已知h1=5m,h2=1m,ρ=1.g／㎝3。

解：由圖可知,液位計測量量程△p為：

?P??gh1?1*9.8*5?49kpa

遷移量為：???gh2?1*9.8*1?9.8kpa

所以儀表調(diào)校量程范圍為9.8~58.8Kpa

例題2：一單法蘭液位計測量開口容器液位，其最高液位和最低液位到儀表的安裝距離分別為h1=3m,h2=1m,如圖2所示，若所測介質(zhì)密度ρ=1.0g／㎝3，求儀表的量程及遷移量？

解：由圖知儀表測量的有效量程高度為h1－h(huán)2=2m,所以儀表的量程△p為：

?P?（h1-h2）?g?（3-1）*1*9.81?19.62kpa

當(dāng)液位最低時,儀表正負(fù)壓室的受力分別為：

P???gh2?1*9.81*1?9.81kpaP-?0

所以液面計的遷移量為p+-p-=9.81-0=9.81Kpa(正遷移)

例題3：用一臺法蘭式差壓變送器測量某容器液位，如下圖所示，被測液位的變化范圍為0-3m,被測介質(zhì)密度為900kg/m3,毛細(xì)管內(nèi)工作介質(zhì)密度為0=950kg/m3。變送器的安裝尺寸h1=1m,h2=4m。求變送器的測量范圍，并判定零點遷移方向，計算遷移量。

解：不考慮遷移量時，變送器的測量范圍應(yīng)根據(jù)液位的最大變化量來計算:

?pmax??gh=3*900*9081=26487pa=26.487kpa

所以測量范圍可選擇0-30kPa

當(dāng)液位高度為H時，差壓變送器正、負(fù)壓室所受壓力為p1、p2分別為：p1?p0??gh-h1?0g，p2?p0??g（h2-h1）所以差壓變送器所受的差壓為：

?p?p1-p2??gH-h2?0g

當(dāng)H=0時，?p?p1-p2?-h2?0g應(yīng)進(jìn)行負(fù)遷移，遷移量為：-h2?0g

例題4：如下圖，用雙法蘭液位計測量閉口容器的界位。已知：

h1?20cm，h2?20cm，

3h4?30cm，h3?200cm，?1?0.8gcm3，?2?1.1gcm3，??0.95gcm硅油密度0，

求：（1）儀表的量程和遷移量；（2）儀表在使用過程中改變了位置，對輸出有無影響？

解：（1）儀表的量程：

?P?h（）g?200*（1.1-0.8）*980.7*100/100?5884.2pa3?2-?1

液面最低時，儀表正、負(fù)壓室的壓力為：

P??P1?(h1?h2?h3)?1g?h4?2g?h?0g?p1?(20?20?200)*0.8*980.7*100/1000?30*1.1*980.7*100/1000?f*0.95*980.7*100/1000?p1?22065.7?93.2hP??P（h4?h2?h3?h）?0g1?h1?1g??p1?20*0.8*980.7*100/1000?（30?20?200-h）*0.95*980.7*100/1000?p1?24860.7?93.2h所以，儀表的遷移量為：

P?P??P???2795pa，又由于P??P?,所以為負(fù)遷移。

當(dāng)壓差信號由-2795增加到（-2795+5884.2）=3089.2pa時，儀表的輸出由

4m?增加到

20m?。

（2）因儀表調(diào)校范圍和液位計安裝與高度h無關(guān)，所以儀表調(diào)校后，在改變安裝位置不影響儀表輸出。

33H?2mH?3.2m，??1.1gcm??1.24gcm112例題5：下圖密閉容器，，，，2H0?1m，試求量程與遷移量。

解：量程：遷移量：

H1?1g?2000*1.1*9.8?21560pa

H2?2g-H0?1g?3200*1.24*9.8-1000*1.1*9.8