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1、概述,物位几个概念：,在容器中液体介质的高低叫液位， 容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫料位 测量液位的仪表叫液位计，测量料位的仪表叫料位计 测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫界面计 在物位检测中，有时需要对物位进行连续检测，有时只需要测 量物位是否达到某一特定位置，用于定点物位测量的仪表称为物位开关,概述,意义： 确定容器内储存量。 通过测量达到控制物位。火力发电锅炉汽包水位:锅炉安全、汽轮发电机,概述,常用的物位仪表分类: 直读式物位仪表：玻璃管液位计、玻璃板液位计等。 差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。 浮力式物位仪表：利用浮子高度或浮力随液位高度而变
2、化的原理工作。 电磁式物位仪表：使物位的变化转换为一些电量的变化，如电容 核辐射物位仪表：利用射线透过物料时其强度随物质层的厚度而变化的原理 声波式物位仪表：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位。根据工作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式。 光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作 ,原理：利用浮力原理,是基于液体的浮力使浮子随着液位的变化上升或下降而测量液位。 适用于液 位的检测。 分类：浮子有很多种形式，常用的按结构原理和浮子形状可分为：浮球液位计、浮筒液位计、钢带液位计、磁浮子液位计和磁翻板液位计。,浮力式液位计,浮力式液位计
3、,浮力式液位计又可分为恒浮力式和变浮力式两类。 1. 变浮力式液位计 变浮力式亦称筒式液位计，当液面区别时，沉筒浸泡于液体内的体积有区别，因而所受浮力区别而产生位移，通过机械传动转换为角位移来量测液位。 此类仪表能以便于远传和自动调节。 2. 恒浮力式液位计 恒浮力式液位计是依靠浮标或浮子浮在液体中随液面变化而升降，它的特点是结构简易、价格较低，适于各种贮罐的测量。,测量原理：1、如图所示，将一截面相同，质量为m的圆筒形空心金属浮筒悬挂在弹簧上，当h0时，浮筒的重量被弹簧的反作用所平衡。当液位变化使浮筒的一部分被液位浸泡时，由于受到液位的浮力作用而使浮筒向上移动，直到与弹簧的反 作用力重新平衡
4、。设此时弹簧的 位移为x，弹簧刚度为c，则,浮筒液位计,浮筒液位计,2、弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移。通过指示器内磁感应元件和传动装置使其指示出液位。限位开关的仪表即可实现液位信号的报警功能。,浮筒液位计,浮筒液位计使用和特点 1、适用于高温，高压的场合 2、精度较高（精度等级0.5） 、可靠性好、调整方便、测量范围广、经久耐用。 3、适合工艺流程中敞口或带压容器内的液位、界位、密度的连续测量。 4、该仪表带二线制420mA输出和HART传输协议输出； 5、有本安型、隔爆型、液晶指示型、电池型多种产品，安装形式多样。 6、智能式的具有参数设定、故障提示等功能,电动浮筒液位变送器,概述
5、 可广泛适用于石油、化工、制药等工业中常压或带压容器内各种液体液位、分层界面的连续测量。 只输出电信号，需与显示仪表配套测量液位。 浮筒是一根直径均匀，长度与测量范围相同的密封金属管，如下图，属变浮力式仪表。,电动浮筒液位变送器,测量原理 变送器是借助于阿基米德定律（浮力原理）及力平衡原理而工作的。 被测液面高度的浮筒悬挂在下杠杆端部，液位上升时，浮筒沉浸在液体中，并受到阿基米德定律向上的浮力作用。 当液位变化时，支承点杠杆力也发生变化，通过称重传感器测得浮筒浮力的大小，即可得到液面的高度。经转换，输出与液位高度成比例的420mA.DC标准信号。远传至控制室，实现远程液位显示或工艺流程的控制。
6、,电动浮筒液位变送器,电动浮筒液位变送器分标准型和智能型两种。 智能型电动浮筒液位变送器结构和组成： 由检测、转换和变送器三部分组成。检测部分由浮筒、浮筒室、连杆组件等部分组成；转换部分由杠杆系统、传感器等组成；变送器部分由A/D、D/A转换、微处理器及信号输出电路等部分组成。,电动浮筒液位变送器,电动浮筒液位变送器特点和使用 1、针对不同的介质和测量要求，变送器设有密度及零点、量程调节电位器，以便对输出信号进行调整。 2. 测量精度较高：0.5%-1.5%(FS)；灵 敏 度为0.05%； 3 输出信号：标准型：420mA.DC, 二线制；24V.DC供电 ；智能型：420mA，叠加符合HA
7、RT协议的数字信号 ； 4、要防止变送器受强烈振动或冲击； 5、对于易凝、易结晶、易沉淀及粘度较大的被测介质应选用带保温夹套式，现场应备有蒸汽管线 ； 6、传输电缆与变送器引入装置在连接处需加挠性保护管，变送器端子连接处应加绝缘套管。 7、变送器外壳必须良好接地 ，工作环境温度最高不得超过60。,干簧式浮球液位控制器,干簧式浮球液位控制器 用途：用于民用建筑用水 池、水塔、水箱，以及石油化工、造纸、食品、污水处理等行业内 开口或密闭储罐，地下池槽中各种液位的液位测量，被检测的介质 可分水、油、酸、碱、工业污水等各种导电及非导电液体，本控制 器可对液位进行自动控制。,干簧式浮球液位控制器,型号：
8、工业产品常用的有UQK-71系列,干簧式浮球液位控制器,工作原理 在控制器中装若干只GAG-5型大功率干簧管，当装有磁钢的浮球随液位上、下时干簧管的触点随着发生动作，从而达到控制液位的目的。可驱动泵对液位进行全自动控制,干簧式浮球液位控制器,安装和接线 1、 法兰安装和螺纹安装两种 2、 传感器与显示仪之间的联接线不能与交流电源同路敷设，因为感应交流电有可能会影响仪表，同时为了避免干扰信号，尽可能使用屏蔽电缆在铁管内敷设。 3、 传感器装在被测容器上，传感器下端最好与容器底部固定牢。 4、 由于受运输的限制，大于4m以上采取分段装箱，焊接后做好水压试验（压力小于0.6MPa）确定不漏方可使用。
9、 5、垂直安装,侧装式浮球液位开关,测量原理：侧装式浮球液位开关是利用液体浮力原理，当浮球因浮力作用而上下运动时，信号器发出预定的信号。 侧装式浮球液位开关测量原理与浮子式液位界面信号器类似；,侧装式浮球液位开关,SPDT (Single Pole Double Throw) ：单刀双掷，是电气接线的一种方式,304相当于我国的0Cr19Ni9 (0Cr18Ni9)不锈钢,电磁继电器,电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（
10、常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。,侧装式浮球液位开关,特点： 1、侧装浮球液位开关系用于桶槽内高、低液位的检测报警,既可水平安装于桶测壁,也可垂直安装于顶部, 2、结构简单合理,性能稳定可靠,安装方便,且其控制部分与被测介质完全隔离。 3、结构:防护型(IP65), 隔爆型(ExdCT6); 本安型 4、材质：塑料材质有 PP、PVDF，可用于酸碱场所；不锈钢材质有SUS 304/316，适用于高温或高压桶槽 。,检测原理 容器中某点的静压力和容器内物位的高度有关： 为介质的密度，对于固体颗粒，
11、 应理解为堆积密度,静压式液位计,由于物料（液体）上方的自由空间有压力p0,则根据静力学原理，有 因此要知道物位，需要测出压力 容器下部某些与上部自由空间之 间的压力差。为此要用差压传感 器。,静压式液位计,静压式液位计,实现方法 1、对于液位测量，一般可在容器壁面开孔，安装压力（差压）传感器； 2、对于不易在壁面开孔（常压容器）或容器在地面以下 的，可用投入式压力传感器， 将压力传感器投到容器的底部。 通过电缆线传输压力信号,静 压 式 液 位 变 送 器,静压式液位计,零点迁移 无迁移 设差压变送器正、负压室所受到的压力分别为 和 ，则有 可见差压变送器未受任何附加静压；差压变送器无需迁移
12、 。,静压式液位计,零点迁移的目的：使H0时，变送器输出为Iomin,负迁移 设隔离液的密度为 ，这时差压变送器正、负压室所受到的压力分别为 由于要迁移的量为负值，因此称负迁移 。,静压式液位计,正迁移 设连接负压室与容器上部取压点的引压管中充满气体，并忽略气体产生的静压力，则差压变送器正、负压室所受的压力为,静压式液位计,由于要迁移的量为正值，因此称正迁移 。,零点迁移,P=1gH,P=1gH -2g（h2-h1）,P=1gH +1gh1,无迁移,负迁移,迁移量：,-2g（h2-h1）,正迁移,迁移量：,1gh1,例,已知1=1200kg/m3，2=950kg/m3，h1=1m，h2=5m，
13、 液位变化范围02.5米，求：变送器的量程和迁移量。,解,Hmax1g=2.5*1200*9.8=29400Pa 变送器量程可选为：40kPa 当H=0时，-2g（h2-h1）=-4*950*9.8=-37.24 kPa 变送器需要进行负迁移，迁移量为37.24 kPa,结论： 差压式液位变送器，事实上就是一个差压变送器，差压式液位变送器的安装与前面所述的差压变送器的安装是完全相同的。 为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大、易凝固等液体液位时，引压管线容易出现被腐蚀、被堵塞的问题，应使用在导压管人口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器（压力信号的远传装置），分单法兰式及双法兰式两种。,原理
14、：把物位的变化变换为电容量的变化； 结构：检测元件常为一个圆筒式的电容器，由两个长度为L，半径分别为R和r的圆筒形金属导体中间隔以绝缘物 质构成圆筒形电容器。,电容式物位计,当两圆筒中间所充介质介电常数为0的气体时，则该圆筒间的电容量为： 如果电极的一部分被另一部分介电常数为的液体（物料）所浸没时，设上半部分介质的介电常数仍为0，浸没的部分长度为l，则电容器上半部分的电容器为： 下半部分为： 总电容为：,电容式物位计,可见，当几何尺寸一定，0不变时，电容的变化量是被测介质物位L的线性函数。 如果被测介质为导电性液体，电极要用绝缘物覆盖作为中间介质，而液体和外圆筒一起作为外电极，构成导电介质电容
15、式物位计。,电容式物位计,电容式物位计的电容信号转换： 传感器中的振荡电路可以把物位变化引起的电容量改变转换为频率的变化，并送给电子模块，通过的计算分析处理后转换为工程量显示出来，从而实现了物位的连续测量。,电容式料位计,电容式液位计,电容式物位计,电容式物位计制造主要考虑因素： 1、温度对介电常数的变化的影响； 2、物位对电容器的电容量变化值很小，往往只是几纳法（几千皮法），而且易受干扰影响，电容测量比较困难。,电容式物位计,电容式物位计,产品特点及使用： 1、结构简单、安装方便、性能可靠的优点； 2、电极多为不锈钢材料制造，耐腐蚀性强、绝缘和导电性物料均能使用 3、适合监测开口、有压容器中
16、的物位，维修量小。 4、本仪表不适于介电常数或物料湿度变化过大的场合以及物料不能与电极良好接触的固体介质。 5、被测介质为结晶、结垢或粘度很高时对测量精度有一定影响 。 6、依照过程温度不同分成三类：普通型： -2060、中温型： -40200、高温型： -40800 7、传感器与二次仪表的连线及距离：距离 200m，用直径1.5mm以上的导线（最好是双绞线）连接，每条导线电阻应小于3欧姆 ；,检测原理 超声波一般频率高于20kHz。 超声波的发射和接收通常有超声波换能器实现的，目前最广泛的超声波换能器是电能声能转换器，压电晶体换能器（用作超声发射和接受的压电晶体）就是常用的换能器之一。 超声波物位检测的基本原理就是根据声波在介质中传播速度，衰减以及在界面的反射等特性进行。,超声波物位计,当声波从一种介质向另一种介质传播时，在两种密度不同、声速不同的介质的分界面，将产生反射和折射，其中反射率为： IR 、 I0 分别为反射和入射声波的声强 声阻抗Z1=1v1,声阻抗Z2=2v2,其中v1、v2为声波在介质1和2中的传播速度；、分别为
