第五章物位檢測(cè)儀表演示文稿

第五章物位檢測(cè)儀表演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有36頁\編輯于星期五第五章物位檢測(cè)儀表現(xiàn)在是2頁\一共有36頁\編輯于星期五5.1浮子式液位計(jì)原理：在液體中放置一個(gè)浮子，浮子隨液面變化而自由浮動(dòng)，借此測(cè)量液位。F浮不變。1-浮子，2-磁鐵，3-鐵心,4-導(dǎo)輪，5-非導(dǎo)磁管，6-浮球，7-連桿，8-轉(zhuǎn)動(dòng)軸,9-重錘，10-杠桿(a)浮子式(敞口容器)(b)浮子式(密閉容器)(c)浮球式現(xiàn)在是3頁\一共有36頁\編輯于星期五浮球式液位控制器配合電磁閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)閥門的自動(dòng)啟停，進(jìn)行液位的自動(dòng)控制?，F(xiàn)在是4頁\一共有36頁\編輯于星期五

磁翻轉(zhuǎn)浮標(biāo)液位計(jì)NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSSN為克服玻璃管浮標(biāo)液位計(jì)易碎問題，在浮標(biāo)上設(shè)置永久磁鐵1，安裝在非導(dǎo)磁不銹鋼導(dǎo)筒內(nèi)，它隨導(dǎo)筒內(nèi)的液位升降，借助于磁耦合作用，使導(dǎo)管外翻轉(zhuǎn)箱內(nèi)的紅白相間的翻板或翻球2依次翻轉(zhuǎn)有液體的位置紅色朝外，無液體的位置白色朝外，因此紅色就是液位所在，液位高度由標(biāo)尺顯示?，F(xiàn)在是5頁\一共有36頁\編輯于星期五5.2差壓式液位計(jì)

原理：容器內(nèi)液位變化時(shí)，液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化。差壓計(jì)測(cè)得的差壓與液位高度成正比。常用來測(cè)量敞口容器和密封容器的液位。5.2.1敞口容器的液位檢測(cè)5.2.2密閉容器的液位檢測(cè)5.2.3法蘭式差壓變送器現(xiàn)在是6頁\一共有36頁\編輯于星期五5.2.1敞口容器的液位檢測(cè)壓力傳感器測(cè)量液位（靜壓）原理圖(1)利用壓力傳感器（或壓力表）直接測(cè)量現(xiàn)在是7頁\一共有36頁\編輯于星期五壓力與液位的關(guān)系為：式中：H——液位高度（m）；ρ——液體的密度（kg/m3）；g——重力加速度（m/s2）；p——容器底部的壓力（Pa）。

如果壓力傳感器與容器底部不在相同高度處，導(dǎo)壓管內(nèi)的液柱壓力必須用零點(diǎn)遷移方法解決。

工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用差壓傳感器來測(cè)量液位，現(xiàn)在是8頁\一共有36頁\編輯于星期五敞口容器液位測(cè)量(a)差壓變送器的安裝；(b)零點(diǎn)正遷移坐標(biāo)圖(2)差壓變送器測(cè)量現(xiàn)在是9頁\一共有36頁\編輯于星期五差壓計(jì)(DDZ-Ⅲ)兩側(cè)壓力：P1=hρg+(h1+h2)ρgP2=0(表壓)壓差ΔP為：ΔP=P1-P2=hρg+(h1+h2)ρg=hρg+Z0

Z0—零點(diǎn)遷移量，Z0=(h1+h2)ρg由于Z0的存在，變送器輸出信號(hào)不能正確反應(yīng)液位的高低（h=0時(shí)ΔP=Z0）。變送器正常使用要求是：當(dāng)液位0→H，輸出電流4~20mADC，所以必須設(shè)法抵消Z0的影響?，F(xiàn)在是10頁\一共有36頁\編輯于星期五零點(diǎn)遷移的原因

當(dāng)變送器安裝位置固定，Z0固定，將變送器零點(diǎn)沿P的坐標(biāo)方向遷移Z0，從而使變送器可滿足正常使用的要求。零點(diǎn)遷移分類零點(diǎn)正遷移、零點(diǎn)負(fù)遷移零點(diǎn)遷移實(shí)質(zhì)

正負(fù)遷移實(shí)質(zhì)是通過改變變送器的零點(diǎn)；同時(shí)改變量程上下限，而不改變量程的大小?，F(xiàn)在是11頁\一共有36頁\編輯于星期五密閉容器液位測(cè)量(a)差壓變送器的安裝；(b)零點(diǎn)負(fù)遷移坐標(biāo)圖5.2.2密閉容器的液位檢測(cè)現(xiàn)在是12頁\一共有36頁\編輯于星期五氣相連通管內(nèi)充以高度為h3的隔離液，一般取隔離液密度ρ2＞被測(cè)液密度ρ1，差壓變送器兩側(cè)壓力：P1=(h+h1+h2)ρ1gP2=h3ρ2gΔP=P1-P2=hρ1g-[h3ρ2-(h1+h2)ρ1]g=hρ1g+Z0Z0—零點(diǎn)遷移量，Z0=-[h3ρ2-(h1+h2)ρ1]gZ0為負(fù)遷移，即沿ΔP坐標(biāo)的負(fù)方向移動(dòng)Z0的位置?，F(xiàn)在是13頁\一共有36頁\編輯于星期五用差壓變送器測(cè)量密閉容器的液位。設(shè)被測(cè)液體的密度ρ1=0.8g/m3，連通管內(nèi)充滿隔離液，其密度ρ2=0.9g/m3；設(shè)液位變化范圍為1250mm，h1=50mm，h2=2000mm。問（1）差壓變送器的零點(diǎn)要進(jìn)行正遷移還是負(fù)遷移？（2）變送器的量程應(yīng)選擇多大？（3）零點(diǎn)遷移后測(cè)量上、下限各是多少？現(xiàn)在是14頁\一共有36頁\編輯于星期五解：P1=(h+h1)ρ1gP2=h2ρ2gΔP=P1-P2=hρ1g-(h2ρ2g-h1ρ1g)=hρ1g+Z0

（1）零點(diǎn)負(fù)遷移（最低液位處，h=0)Z0=-(2×900-0.05×800)×10/103=-17.6kPa

（2）變送器的量程Hρ1g=1.25×800×10/1000

=10kPa

（3）零點(diǎn)遷移后測(cè)量上、下限為-17.6～-7.6kPa現(xiàn)在是15頁\一共有36頁\編輯于星期五思考：請(qǐng)判斷下面三種安裝方式是否需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移?應(yīng)向何方向進(jìn)行?(a)(b)(c)現(xiàn)在是16頁\一共有36頁\編輯于星期五法蘭式差壓變送器測(cè)量液位示意圖1-平法蘭測(cè)頭；2-毛細(xì)管；3-差壓變送器；4-插入式法蘭測(cè)頭原理：法蘭測(cè)頭是一不銹鋼膜盒，膜盒內(nèi)充以硅油，用毛細(xì)管引到差壓變送器的測(cè)量室。5.2.3法蘭式差壓變送器使用于有腐蝕性、含固體顆粒、易結(jié)晶、易沉淀或粘度大的液體，因?yàn)槿菀自斐啥氯膱?chǎng)合?，F(xiàn)在是17頁\一共有36頁\編輯于星期五用一臺(tái)雙法蘭式差壓變送器測(cè)量某容器的液位，如圖所示。已知被測(cè)液位的變化范圍為0~3m，被測(cè)介質(zhì)密度ρ=900kg/m3，毛細(xì)管內(nèi)工作介質(zhì)密度ρ=950kg/m3。變送器的安裝尺寸為h1=1m，h2=4m。求變送器的測(cè)量范圍，并判斷零件遷移方向，計(jì)算遷移量。當(dāng)法蘭式差壓變送器的安裝位置升高或降低時(shí)，問對(duì)測(cè)量有何影響？h2h1p0H+-_圖法蘭式差壓變送器測(cè)液位P0ρ0ρ現(xiàn)在是18頁\一共有36頁\編輯于星期五解 變送器的測(cè)量范圍應(yīng)根據(jù)液位的最大變化范圍來計(jì)算。測(cè)量范圍可選0~30kPa。如圖所示，當(dāng)液位高度為h時(shí)，差壓變送器正、負(fù)壓室所受壓力p1，p2分別為：

差壓變送器輸入信號(hào)為：由上式可知，當(dāng)h=0時(shí)，△p=-h2ρ0g<0，所以，應(yīng)進(jìn)行負(fù)遷移，其遷移量應(yīng)為h2ρ0g。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。

現(xiàn)在是19頁\一共有36頁\編輯于星期五5.3.1檢測(cè)原理利用電容器間介質(zhì)不同時(shí)，電容量不同，可測(cè)定液位、料位或不同液體的分界面。電容物料傳感器大多是同軸的圓筒形電容器。圓筒形電容器1-內(nèi)電極；2-外電極5.3電容式物位計(jì)現(xiàn)在是20頁\一共有36頁\編輯于星期五

D、d一定，C∝Lε。將電容傳感器插入被測(cè)介質(zhì)中，電極浸入介質(zhì)中的深度隨物位高低而變化，電極間介質(zhì)的升降，必然會(huì)改變兩極板間的電容量，從而可測(cè)出液位。ε—極板間介質(zhì)的介電系數(shù)，ε=ε0εp

其中：ε0=8.84×10-12F/m，為真空（或干空氣）近似的介電系數(shù)；εp

為介質(zhì)的相對(duì)介電系數(shù)：水的εp=80，石油的εp=2~3。等等圓筒形電容器的電容量C為：現(xiàn)在是21頁\一共有36頁\編輯于星期五導(dǎo)電液體液位測(cè)量1-內(nèi)電極；2-絕緣套管；3-容器內(nèi)電極為直徑為d的不銹鋼或紫銅棒；外套聚四氟乙烯塑料絕緣管或涂以搪瓷絕緣層導(dǎo)電液體用電容傳感器水、酸、堿、鹽及各種水溶液，要用絕緣電容傳感器?，F(xiàn)在是22頁\一共有36頁\編輯于星期五H=0時(shí)，傳感器的起始電容為C0：ε0′—等效介電系數(shù)。ε0—絕緣導(dǎo)管或陶瓷涂層的介電系數(shù)當(dāng)液高為H時(shí)，電容傳感器的電容量C為：上兩式相減，便得液位高為H的電容變化量Cx：現(xiàn)在是23頁\一共有36頁\編輯于星期五由于D0

?d，通常ε0′＜ε，上式右邊第二項(xiàng)可忽略。則電容變化量為：S—傳感器的靈敏度系數(shù)，S=2πε/ln(D/d)

D、d和ε基本不變，故測(cè)得Cx可知液位高低。

D、d愈接近，ε越大，靈敏度S越高。當(dāng)液體粘滯性大時(shí)會(huì)粘在電極上，∴不適于η較高或粘附力強(qiáng)的液體。現(xiàn)在是24頁\一共有36頁\編輯于星期五非導(dǎo)電液體液位測(cè)量1-內(nèi)電極；2-外電極；3-絕緣環(huán)裸電極作內(nèi)電極，外套以開有液體流通孔的金屬外電極，通過絕緣環(huán)裝配成電容傳感器。

非導(dǎo)電液體用電容傳感器現(xiàn)在是25頁\一共有36頁\編輯于星期五ε0—空氣的介電系數(shù)

H=H時(shí):εp—液體相對(duì)介電系數(shù)

H=0時(shí)：現(xiàn)在是26頁\一共有36頁\編輯于星期五上兩式相減得傳感器的電容變化量Cx為：S′—傳感器的靈敏度系數(shù)，

D、d、ε0、εp是一定的，因此測(cè)定Cx可測(cè)定液位H?，F(xiàn)在是27頁\一共有36頁\編輯于星期五(a)測(cè)量金屬料倉(cāng)的料位；(b)測(cè)量水泥料倉(cāng)的料位；1-金屬內(nèi)電極；2-金屬容器壁電極；3-鋼絲繩內(nèi)電極；4-鋼筋；5-絕緣體

粉粒狀物料用電容傳感器

測(cè)量粉狀非導(dǎo)電介質(zhì)（干燥水泥、糧食等）鋼絲繩懸在料倉(cāng)中央，與倉(cāng)壁中鋼筋構(gòu)成電容器，粉料絕緣電極對(duì)地亦應(yīng)絕緣。粉料作絕緣介質(zhì)，若容器為圓筒形，Cx可用Cx=S′H計(jì)算；現(xiàn)在是28頁\一共有36頁\編輯于星期五5.4雷達(dá)物位計(jì)微波物位計(jì)(俗稱雷達(dá)物位計(jì))利用回波測(cè)距原理,其喇叭狀或桿式天線向被測(cè)物料面發(fā)射微披,微被傳播到不同相對(duì)介電率的物料表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射,并被天線所接收。發(fā)射波與接收波的時(shí)間差與物料面與天線的距離成正比，測(cè)出傳播時(shí)間即可得知距離。微波是電磁波，傳播速度且不受介質(zhì)特性影響，所以在一些有溫度、壓力、蒸汽等場(chǎng)合,超聲物位計(jì)不能正常工作,而微波物位計(jì)可以使用。在石油及石化領(lǐng)域有較廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在是29頁\一共有36頁\編輯于星期五VGHORN采用調(diào)頻連續(xù)波FMCW，X波段.整機(jī)采用一體化設(shè)計(jì)包括信號(hào)處理器，過程連接和天線.適用于距離，物位和體積的測(cè)量。

應(yīng)用場(chǎng)所包括儲(chǔ)罐,槽，斗，工藝過程罐，穩(wěn)波井，旁通管.現(xiàn)在是30頁\一共有36頁\編輯于星期五5.5

厚度檢測(cè)

厚度檢測(cè)在冶金生產(chǎn)過程中是不可缺少檢測(cè)厚度的方法渦流式測(cè)厚與放射線測(cè)厚兩種方法渦流厚度檢測(cè)法

核輻射厚度測(cè)量

現(xiàn)在是31頁\一共有36頁\編輯于星期五5.5.1渦流厚度檢測(cè)法電渦流:當(dāng)通過金屬體的磁通發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，這就是所謂電渦流。渦流效應(yīng):電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。分類：高頻反射式渦流厚度計(jì)(幾兆赫到幾百兆赫)、低頻透射式渦流厚度計(jì)(幾百到一兩千赫)

利用渦流效應(yīng)檢測(cè)厚度5.5

厚度檢測(cè)

現(xiàn)在是32頁\一共有36頁\編輯于星期五當(dāng)線圈中通以高頻電流iC，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)HC，在高頻磁場(chǎng)作用下，金屬板內(nèi)產(chǎn)生渦流is，渦流產(chǎn)生二次磁場(chǎng)，反過來削弱傳感器的磁場(chǎng)HC，使原線圈的阻抗Zc發(fā)生變化，顯然Zc的變化決定于線圈到金屬板表面的距離；金屬板與線圈的距離是固定