水位计测控技术

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1、水位计及流量计测控技术 应用,1、山西省万家寨引黄入晋工程 1.1引黄入晋工程介绍 1.2引黄入晋工程中水利量测技术 1.3引黄入晋工程水利量测仪器现状 2、液位计 2.1液位检测的概念 2.2液位计的分类 2.3液位检测的意义 2.4液位检测技术的发展方向 3、引黄入晋工程中水位计技术介绍,目 录,3.1压力式水位计 3. 1.1压力水位计的原理 3. 1.2压力式水位计检测方法 3. 1.2.1水位计电源的检测方法 3. 1.2.2水位计输出的检测方法 3. 1.2.3水位计传输电缆的检测方法 3. 1.2影响压力式水位计测量精度的因素 3.2超声波水位计 3.2.1超声波水位计的测量原理

2、 3. 2.1超声波水位计检测方法（电源、传输、传输电缆同上） 3. 2.2影响超声波水位计测量精度的因素 3.3雷达式水位计 3.3.1雷达式水位计的测量原理 3.3.2雷达式水位检测方法（同上） 3.3.3影响雷达式水位计测量精度的因素 3.4气泡水位计 3.4.1气泡水位计的原理 3.4.1气泡水位计检测方法 3.4.2影响气泡水位计测量精度的因素,4、流量计 4.1流量计的分类 4.2流量计的现状 4.3流量计的发展方向 4.4流量计的选型要素 4.5超声波流量计测量技术 4.5.1超声波流量计测量原理 4.5.2超声波流量计分类 4.5.2超声波流量计检测方法 4.5.2.1超声波流

3、量计传感器检测 4.5.2.2超声波流量计输出线路的检测 4.5.2.3影响超声波流量计测量精度的因素,1.1引黄入晋工程介绍 万家寨引黄工程是山西省2002年建成的大型调水工程，工程艰巨，技术难 度高，是一项世界级的跨流域引水工程，是山西省有史以来最大的水利工程。 被世界银行专家称为“具有挑战性的世界级工程“。 山西省万家寨引黄工程是解决山西省太原市、大同市、朔州市工业及生活用 水的一 项大型引水工程。工程从黄河大北干流万家寨水库取水，经偏关、平鲁、 神池、宁武、静乐、娄烦、古交，到太原呼延村。工程由万家寨水利枢纽、总 干线、南干线、联接段和北干线组成。 总干线引水总量12亿立方米，其中由南

4、干线向太原市供水6.4亿立方米，由北 干线向大同市、朔州市供水5.6亿立方米。,山西省万家寨引黄入晋工程,1.2引黄入晋工程中水利量测技术 引黄总干、南干主要包含15个水利测站，其中总干7个测站（总一泵站、总二泵站、申同嘴水库、沙茆东沟、水泉河、总三泵站、总三泵站后池），南干8个测站（南一泵站、南一泵站后池、南二泵站厂房、南二泵站后池、西坪沟、木瓜够、温岭、头马营）；测量设备共计77套，其中：流、水位计64套、量计13套（满管流流量计2套、明渠流量计11套）。 其他地方：还需大家整理,1.3引黄入晋工程水利量测仪器现状 引黄入晋工程水利量测中水位涉及以下类型： 压力式水位计（天威、麦克、中核）

5、 超声波水位计（天威、雄风） 雷达水位计（天威） MFC水位计（太原理工） 气泡水位计（RITTMEYER) 使用过程中水位计表现出现的问题： 压力式水位计：硅油渗漏、传感器进水、保护被击穿、 泥沙堵塞传递的压力口 超声波水位计：保护被击穿、传感器采集电路板进水、 水雾导致水位计短暂时间无法测量,雷达水位计：冬季结冰 MFC水位计:零点飘动较大、传感器进水、触点电解 涉及流量计类型： 管道流量（超声波）（ACCUSONIC、RISONIC、徐州科讯、昌民) 明渠流量计（RISONIC) 电磁流量计：（开仪） 使用过程中流量计出现的问题： 超声波流量计：传感器进水、测量精度较差、无法标定、死机现

6、象 电磁流量计：测量精度、无法标定 针对仪器使用缺陷进行技术改进的成功应用 总三前池水位的技术改造： 克服结冰对超声波、雷达及气泡影响 缓解泥沙对水位计的影响 维修、标定方便 总结：测量要测的好,需要以下条件 合理的选型、 良好的设备、优秀的安装、专业解决干扰的能力、定期的维护,2、液位计 2.1液位检测的概念 液位是指存放在容器或工业设备中液位的高度和位置。测量液位高度一般 是连续量测量，而位置有连续量和开关量。 2.2液位计的分类 液位计可直接分为接触式和非接触式液位计 连续量接触式液位计：压力式、电阻式、电容式、光电式、磁敏式、重锤式 MFC 开关量接触液位计：音叉式、阻尼式、浮球式、节

7、点式、微波开关 射频导纳 非接触式液位计：超声波式、雷达式,液位计分为两线制和四线制 两线制：传感器的供电和信号输出公用两根线 四线制：传感器的供电和信号输出相互独立。,2.3液位检测的意义 对人的意义：高温、易爆、腐蚀、距离远、人为不方便，为工作人员的安全提供保障。 对生产的意义：安全、自动化生产提供条件 、保护设备、合理安排生产等。 对液位检测技术的意义：面对现场暴漏的问题和不足，对液位计的科技的发展提供好的题材。,2.3液位检测技术的发展方向 向微型化发展：新技术的应用特别是计算机辅助设计（CAD)技术和微机电系 统（MEMS)使得传感器微型化得以变成现实。 向智能化发展：智能化传感器装

8、有微处理器，不但能够执行信息处理和信息 存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断。通常情况下检测仪器只能用来探 测一种物理量，传感器的信号调节是由模拟电路来完成，但智能化传感器却能 够实现所有功能。 向多功能传感器发展：可反应多个物理量，如液位传感器：液位、温度、甚 至泥沙的含量等。 向无线网络化发展：传感器的节点，往往受温度的高低、湿度的变化、压力 的增减、噪音的升降、周边磁电场影响。更让人感兴趣的是，每个节点都是一 个可以进行快速运算的微信计算机。它们将受到的信息转化为数字信号，进行 编码，然后通过节点之间自行建立的无线网路发给具有更大处理的服务器。 向数字化发展：克服传统模拟信号受干扰问题

9、，是的测量稳定性更有保障。,3、引黄入晋工程中水位计技术介绍 3.1压力式水位计 3. 1.1压力水位计的原理（以天威VEGABAR66为例) 传感器元件为干燥的陶瓷电容测量元件，带前表面齐平且耐磨的陶瓷膜片。 介质的静压力或过程压力作用在膜片上，并在测量元件内照成一个电容变化。 这个电容的变化被转换为相应的输出信号。 压力传递有：金属应变式压力传感器、硅压阻压力传感器、陶瓷压力传感器 电容式压力传感器、光纤压力传感器、耐高温压力传感器（SIC)等。 压力式水位计的结构：,压力式水位计的安装 传感器头部固定稳定 传感器头部做放堵塞处理和设计 传感器头部处于水的状态比较稳定 传感器的电缆固定稳定

10、 传感器的接线盒固定干燥通风环境 传感器良好的接地避免雷电雷击和对信号的低频干扰 传感器的气孔保持畅通 压力式水位计的标定 定期用标准带刻度两桶对水位计进行标定：4-20mA,连续测量5次 导线绝缘电阻的测量,3. 1.2压力式水位计检测方法 3. 1.2.1水位计电源的检测方法 VEGABAR66 工作电压：12V-36VDC 允许的剩余波纹度 UPP1V (100HZ) UPP10mV(10010kHZ) 检测方法： 把万用表打到DC档位上（200），首先测量电源供电电压，红表笔与电源的 正极相连，黑表笔与电源的负极相连，读取万用表的读数。如电压满足测量要 求，则供电正常。其次用同样的方式

11、测量传感器的供电电压，来判断供电是否 正常。 可能出现以下现象： 电源电压正常而传感器的电压不正常（检测电源线的绝缘电阻 或是否断开） 电源电压不正常（检测直流电源的输出电压）确定电源是否有问题 传感器的电压正常，输出不稳定，（检测纹波电压），涉及示波器，在工作中很少见。 注意事项： 穿电工胶鞋、弄清供电的电压后再进行测量或安装、两手分别握住表笔的绝缘部分，表笔的测针一定不能与其他导线或金属部件相接触,3. 1.2.2水位计输出的检测方法 目前水位计输出一般接4-20mA输出，检测方法如下： 把万用表达到电流档位（直流），把万用表串入输出线路中，观察电流的读数， 同时根据电流读数与现实水位进行

12、比对来判断传感器的工作情况。 现象： 电流与水位相符，传感器完好 电流与水位不符，连续测量5次，如比较稳定，说明传感器零点漂移，通过上 位机进行修改；如果不稳定，说明传感器读数不能作为工作的依据。 3. 1.2.3水位计传输电缆的检测方法 由于水位计的传输线较长，产期受管道、水、土壤等多因素的腐蚀，定期对 传输电缆进行测量。首先判断传输线是否导通；其次判断导线的绝缘性是否满 足传输要求。 3. 1.2影响压力式水位计测量精度的因素 传感器的使用年限、传感器的质量、传感器的工作环境、传感器的安装环境、 传感器抗干扰的处理,3.2超声波水位计 3.2.1超声波水位计的测量原理 超声波（20KHZ)

13、测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测 量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出 发射点到障碍物的实际距离。 测距的公式表示为：L=CT 式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中 的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。,超声波水位计的安装： 传感器与水面保持垂直，安装完成后要与实测水位进行校对 传感器的空高度大于盲区高度 传感器的距离壁的距离大于1/3R 传感器锥管超出平台大于50mm 3. 2.1超声波水位计检测方法（电源、传输、传输电缆同上） 3. 2.2影响超声波水位计测量精度 传感器的使用年限、传感器的质量、传感

14、器的工作环境、传感器的安装环境、 传感器抗干扰的处理,3.3雷达式水位计 3.3.1雷达式水位计的测量原理 雷达传感器的天线以波束的形式发射电磁波信号（6GHZ和26GHZ)，发射波 在被测物料表面产生反射，反射回来的回波信号仍由天线接收。发射及反射波 束中的每一点都采用超声采样的方法进行采集。信号经智能处理器处理后得出 介质与探头之间的距离，送终端显示器进行显示、报警、操作等。 雷达液位计： 雷达液位计的水位计算方式同超声波水位计,雷达水位计的测量优势 连续准确地测量 由于电磁波的特点，不受环境的影响。故其测量的应用场合比较广。雷达液 位计的探头与介质表面无接触，属非接触测量，能够准确、快速

15、地测量不同的 介质。探头几乎不受温度、压力、气体等的影响（500时影响仅为0.018%， 50bar时为0.8%）。 对干扰回波具有抑制功能 波束范围内接头引起的干扰回波和进料或出料的噪声引起的干扰回波等可 由内部的模糊逻辑控制自动进行抑制。 准确安全节省能源 雷达液位计在真空、受压状态下都可进行测量，而且准确安全，可以不受 任何限制，适用于各种场合。雷达液位计采用材料的化学性、机械性都相当稳 定，且材料可以循环利用，极具环保功效。 无须维修 微波几乎不受干扰，与测量介质不直接接触，几乎可以被应用于各种场合，如 真空测量、液位测量或料位测量等。由于高级材料的使用，对情况极其复杂的化学、 物理条

16、件都很耐用，它可以提供准确长期稳定的模拟量或数字量的物位信号。,雷达水位计的安装参考超声波水位计的安装 3.3.2雷达式水位检测方法（同上） 3.3.3影响雷达式水位计测量精度的因素 测量时由于冷凝现象发生。 水面存在气体蒸汽时，高压将使信号的传输速度减慢，特别低温环境中特别突 出。 波束角是雷达波的能量密度达到其最大值一半时角度。微波可以散射到波束角 之外的区域，也可以被干扰物反射回来，罐体波束角范围内不要安装其他物件。 其他参考超声波,3.4气泡水位计 3.4.1气泡水位计的原理 水头产生的压力可以无滞后的传递给传感器中的波纹管，同时这个力通过一 个真空杠杆传送给石英晶振。压力的改变会导致石英晶振频率的变化，传感器 把频率信号传入处理单元进行处理计算。同时，温度也被测量并且传到处理单 元进行补偿压力，使这个压力在一个宽温度范围内接近于没有温度的影响。,输出频率信号,压力入口,压力传递,3.4.1气泡水位计检测方法 气泡水位计检测根据同一位置的水位计的读数，若气泡水位计测量水位出现 偏差，首先采用排气法解决气管路中的积水，若气管积水结冰