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1、液位计培训液位计培训1各种液位计培训1 1、液位检测方法、液位检测方法液位检测总体上可分为直接检测和间接检测两种方法。直接测量是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过标尺读出液位高度。间接测量，是将液位信号转化为其它相关信号进行测量，如压力法、浮力法、电学法、热学法等。2各种液位计培训1.11.1直接测量法直接测量法直接测量是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过标尺读出液位高度。下图所示的是玻璃管液位计。3各种液位计培训玻璃管液位计4各种液位计培训5各种液位计培训1.21.2压力法
2、液位压力法液位压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成正比，因此通过测容器中液体的压力即可测算出液位高度。对常压开口容器，液位高度H与液体静压力P之间有如下关系：6各种液位计培训下图为用于测量开口容器液位高度的三种压力式液位计。(a) 压力表式液位计 (b)法兰式液位变送器 (c)吹气式液位计7各种液位计培训对于密闭容器中的液位测量，可用差压法进行测量，它可在测量过程中消除液面上部气压及气压波动对示值的影响，下图示出差压式液位计测量原理。8各种液位计培训9各种液位计培训引压导管易被腐蚀或堵塞，影响测量精度，应用法兰式压力（差压）变送器。敏感元件为金属膜
3、盒，它直接与被测介质接触，省去引压导管，从而克服导管的腐蚀和阻塞问题。膜盒经毛细管与变送器的测量室相通，它们所组成的密闭系统内充以硅油，作为传压介质。为了毛细管经久耐用，其外部均套有金属蛇皮保护管。对于具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大、易凝固的介质10各种液位计培训法兰式压力（差压）变送器11各种液位计培训12各种液位计培训量程迁移量程迁移无无论是是压力力检测法法还是差是差压法，均要求零液位与法，均要求零液位与检测仪表表在同一水平高度，否在同一水平高度，否则会会产生附加静生附加静压误差。差。处理方法理方法对压力力变送器送器进行零点行零点调整，使在只受附加静整，使在只受附加静压力力时输出出为“
4、零零”。量程迁移量程迁移量程量程迁移迁移无迁移无迁移负迁移迁移正迁移正迁移Hh13各种液位计培训n无迁移无迁移保保证正正压室与零液位等高室与零液位等高当当H为零零时，差，差压输出出为零。零。差差压变送器的作用是将送器的作用是将输入的差入的差压信号信号转化化为统一的一的标准准信号信号输出。出。14各种液位计培训n负迁移迁移形形成成原原因因：加加隔隔离离罐罐或或采采用法用法兰式式测压差。差。正正压室：室：负压室：室：差差压：当当H=0时，差，差压的的输出并不出并不为零，而是零，而是-B。为使使H=0时，差差变的的输出出为4mA，就要消除，就要消除-B的影响。称之的影响。称之为量程迁移。量程迁移。由
5、于要迁移的由于要迁移的时为负值，所以称，所以称为负迁移。迁移。15各种液位计培训量程迁移量程迁移实例例例如：已知例如：已知液位高度液位高度变化形成的差化形成的差压值为：所所以以可可选择差差压变送送器器量量程程为40kPa所所以以负迁迁移移量量为37.240kPa，即即将将差差压变送送器器的的零零点点调为-37.240kPa。迁移后差。迁移后差变的的测量范量范围为-37.242.76kPa。16各种液位计培训n正迁移正迁移正正压室：室：负压室：室：压差：差：当当H=0时，差，差压输出并不出并不为零，其零，其值为其迁移量其迁移量为正正值，所以称，所以称为正迁移。正迁移。综上所述：正上所述：正负迁移
6、的迁移的实质是改是改变变送器的零点，同送器的零点，同时改改变量程的上下限，而量程范量程的上下限，而量程范围不不变。17各种液位计培训1.31.3浮力法浮力法恒浮力式恒浮力式检测的基本原理是通的基本原理是通过测量漂浮于被量漂浮于被测液液面上的浮子（也称浮面上的浮子（也称浮标）随液面）随液面变化而化而产生的位移。生的位移。 变浮力式浮力式检测是利用沉浸在被是利用沉浸在被测液体中的浮筒（也液体中的浮筒（也称沉筒）所受的浮力与液面位置的关系称沉筒）所受的浮力与液面位置的关系检测液位液位 。浮力式液位检测分为恒浮力式检测与变浮力式检测。18各种液位计培训1.3.11.3.1钢带浮子式液位计钢带浮子式液位
7、计右图为直读式钢带浮子式液位计，这是一种最简单的液位计，一般只能就地显示。19各种液位计培训20各种液位计培训1.3.21.3.2浮球液位计浮球液位计电动浮球液位变送器的测量部分由浮球与平衡杆和平衡锤组成力矩平衡机构，因此浮球可以自由地随液位的变化而升降。当液位改变时，浮球的位置发生相应的变化，通过球杆带动主轴转动，表头内角位移传感器与主轴通过齿轮啮合，将液位的变化转换成相应的电信号21各种液位计培训浮球液位计浮球液位计22各种液位计培训1.3.3磁浮子液位计磁性浮子、浮球式液位计主要由本体部分、就地指示器、远传变送器以及上、下限液位报警器等几部分组成。磁性浮子式液位计通过与工艺容器相连的筒体
8、内浮子随液面（或界面）的上下移动，由浮子内的磁钢利用磁耦合原理驱动磁性翻板指示器，用红蓝两色（液红气蓝）明显直观地指示出工艺容器内的液位或界位。23各种液位计培训24各种液位计培训25各种液位计培训1.3.41.3.4浮筒式液位计浮筒式液位计浮筒式液位计属于变浮力液位计，当被测液面位置变化时，浮筒浸没体积变化，所受浮力也变化，通过测量浮力变化确定出液位的变化量。图中：1-浮筒；2-弹簧；3-差动变压器。26各种液位计培训电动浮筒液位计杠杆的末端吊有内筒，浮筒随介质的浮力F1变化而升降，这个浮力作用在杠杆1上，使杠杆系统以轴封膜片为支点而产生微小偏转（轴封膜片一方面作为杠杆的支点，另一方面起密封
9、作用）。带动杠杆2转动，传感器将偏移量经信号处理及转换电路转换成420mA标准信号输出，即完成变换过程。27各种液位计培训智能浮筒液位（界位）变送器被测液位的变化引起内筒位置的变化，该变化被传递到扭力管组件上，使扭力管与芯轴同步转动。同时固定在扭力管芯轴上的磁铁发生旋转位移，改变了由霍尔效应传感器检测的磁场。该传感器将磁场信号转换为电信号。28各种液位计培训29各种液位计培训30各种液位计培训31各种液位计培训1.41.4电学法电学法电学法按工作原理不同又可分为电阻式、电感式和电容式。用电学法测量无摩擦件和可动部件，信号转换、传送方便，便于远传，工作可靠，且输出可转换为统一的电信号，与电动单元
10、组合仪表配合使甩，可方便地实现液位的自动检测和自动控制。32各种液位计培训1. 1. 电阻式液位计电阻式液位计电阻式液位计既可进行定点液位控制，也可进行连续测量。所谓定点控制是指液位上升或下降到一定位置时引起电路的接通或断开，引发报警器报警。电阻式液位计的原理是基于液位变化引起电极间电阻变化，由电阻变化反映液位情况。33各种液位计培训为用于连续测量的电阻式液位计原理图。图中：1-电阻棒；2-绝缘套；3-测量电桥34各种液位计培训该液位计的两根电极是由两根材料、截面积相同的具有大电阻率的电阻棒组成，电阻棒两端固定并与容器绝缘。整个传感器电阻为该传感器的材料、结构与尺寸确定后，K1、K2均为常数，
11、电阻大小与液位高度成正比。电阻的测量可用图中的电桥电路完成。35各种液位计培训2.2.电感式液位计电感式液位计电感式液位计利用电磁感应现象，液位变化引起线圈电感变化，感应电流也发生变化。电感式液位计既可进行连续测量，也可进行液位定点控制。36各种液位计培训电感式液位控制器的原理图。传感器由不导磁管子、导磁性浮子及线圈组成。管子与被测容器相连通，管子内的导磁性浮子浮在液面上，当液面高度变化时，浮子随着移动。线圈固定在液位上下限控制点，当浮子随液面移动到控制位置时，引起线圈感应电势变化，以此信号控制继电器动作，可实现上、下液位的报警与控制。图中：1、3-上下限线圈；2-浮子37各种液位计培训3.
12、3. 电容式液位计电容式液位计电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的原理进行测量。电容式液位计的结构形式很多，有平极板式、同心圆柱式等等。它的适用范围非常广泛，对介质本身性质的要求不象其它方法那样严格，对导电介质和非导电介质都能测量，此外还能测量有倾斜晃动及高速运动的容器的液位。不仅可作液位控制器。还能用于连续测量。38各种液位计培训(1)(1)检测原理在液位的连续测量中，多用同心圆柱式电容器，如右图所示。同心圆柱式电容器的电容量：式中：D、d外电极内径和内电极外径(m)；极板间介质介电常数(F/m)；L极板相互重叠的长度(m)。液位变化引起等效介电常数变化，从而使电容器的电容量变
13、化，这就是电容式液位计的检测原理。图中：1-内电极；2-外电极。39各种液位计培训(2)(2)安装形式为用来测量导电介质的单电极电容液位计，它只用一根电极作为电容器的内电极，一般用紫铜或不锈钢，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，而导电液体和容器壁构成电容器的外电极。 1-内电极；2-绝缘套40各种液位计培训右图为用于测量非导电介质的同轴双层电极电容式液位计。内电极和与之绝缘的同轴金属套组成电容的两极，外电极上开有很多流通孔使液体流入极板间。 图中：1、2-内、外电极；3-绝缘套；4-流通孔。41各种液位计培训1.51.5热学法热学法在冶金行业中常遇到高温熔融金属液位的测量。由于测量条件的
14、特殊性，目前除使用核幅射法外，还常用热学方法进行检测。它利用了高温熔融液体本身的特性，即在空气和高温液体的分界面处温度场出现突变的特点，用测量温度的方法间接获得高温金属熔液液位。热学法按温度测量转换原理的不同，通常又分为热电法和热磁感应法。42各种液位计培训1.5.11.5.1热电法热电法热电法采用热电偶测量温度场，右图为热电偶测量高温金属熔液液位原理图。图中:a-容器壁；b-凝固金属；c-钢水；d-热电偶。热电偶测量高温金属熔液液位原理图43各种液位计培训在容器壁上选定一系列测量点，装上热电偶，并将各测点上热电偶的输出记录下来，得到如图所示的温度-电势分布曲线，曲线上反映出第7个和第8个测点
15、之间产生了温度突变，因此液面就在第7与第8测点之间。温度-电势分布图 44各种液位计培训热电偶测液位只是一个较为粗略的测量方法，精度一般不高；而且精度与热电偶分布、安装情况有关。适当减小各热电偶的间距、增加测量点，则可提高金属液位测量分辨力和测量精度。另外，热电偶工作端与容器的接触点要细而牢固，为此可将热电偶丝焊在容器壁上，由容器壁充当热电偶的另一极。这种测量方法虽然精度不高，但很可靠；在连铸机结晶过程等应用场合中，仍是一种很适用的液位检测控制方法45各种液位计培训1.5.21.5.2热磁感应法热磁感应法热磁感应法也称热磁敏法.前面热电法测温元件为一组耐高温热电偶，它们把金属熔液液面处温度场出
16、现变化转换为电势大小的变化；热磁感应法测温元件为一组热敏磁性元件，把金属熔液液面处温度场出现变化转换为电抗（电感）大小的变化。46各种液位计培训1.61.6超声波法超声波法超声波液位计利用波在介质中的传播特性。因此，在容器底部或顶部安装超声波发射器和接收器，发射出的超声波在相界面被反射。并由接收器接收，测出超声波从发射到接收的时间差，便可测出液位高低。47各种液位计培训超声波液位计按传声介质不同，可分为气介式、液介式和固介式三种；按探头的工作方式可分为自发自收的单探头方式和收发分开的双探头方式。相互组合可以得到六种液位计的方案。48各种液位计培训(a)气介式 (b) 液介式 (c)固介式单探头
17、超声波液位计 49各种液位计培训50各种液位计培训由上图看出，超声波传播距离为L，波的传播速度为C，传播时间为t，则：L是与液位有关的量，故测出L便可知液位，L的测量一般是用接收到的信号触发门电路对振荡器的脉冲进行计数来实现。51各种液位计培训单探头液位计使用一个换能器，由控制电路控制它分时交替作发射器与接收器。双探头式则使用两个换能器分别作发射器和接收器，对于固介式，需要有两根金属棒或金属管分别作发射波与接收波的传输管道。52各种液位计培训1.7导波雷达液位计导波雷达液（界）位变送器运用了TDR（时域反射原理）技术，发射的电磁波脉冲沿着杆或缆传送当遇到比先前传导介质（空气或蒸发汽）介电常数大
18、的介质表面时，脉冲波被反射回来。用超高速计来计算脉冲波的传导时间，从而达到精确的液位测量。53各种液位计培训54各种液位计培训雷达式液位计示意图 雷达波由天线发出到接收到由液面来的反射波的时间t由下式确定 由于故 24雷达探测器对时间的测量有微波脉冲法及连续波调频法两种方式。雷达探测器对时间的测量有微波脉冲法及连续波调频法两种方式。55各种液位计培训微波脉冲法原理示意图56各种液位计培训1.8 射射线式物位式物位检测q放射性同位素在放射性同位素在蜕变过程中会放射出程中会放射出、三种射三种射线。射射线的的电离本离本领最最强，但穿透能力最弱。，但穿透能力最弱。射射线是是电子子流流，电离离本本领比比
19、射射线弱弱，而而穿穿透透能能力力较射射线强。射射线是是一一种种从从原原子子核核中中发出出的的电磁磁波波，它它的的波波长较短短，不不带电荷荷，它它在在物物质中中的的穿穿透透能能力力比比和和射射线都都强，但但电离本离本领最弱。最弱。由于射由于射线的可穿透性，它的可穿透性，它们常被用于情况特殊或常被用于情况特殊或环境条件境条件恶劣的劣的场合合实现各种参数的非接触式各种参数的非接触式检测，如位移、材料，如位移、材料的厚度及成分、流体密度、流量、物位等。的厚度及成分、流体密度、流量、物位等。57各种液位计培训1.91.9中子料位计基本工作原理中子料位计基本工作原理反向散射式中子料位计，或称中子氢密度界面
20、/料位计。它通过对焦炭塔特定区域内物料含、密度的连续测量，给出塔内全部物料状态（油气、泡沫、焦炭或水）的动态分布规律,并在塔底注油起始信号配合下给出泡沫层、焦炭层上沿实时高度指示值。从而为实现焦化生产的实时在线控制提供信息。58各种液位计培训其基本工作原理为：其基本工作原理为： 1、所用中子源为、所用中子源为50毫居钚毫居钚/铍（铍（Pu-238/Be）中子源。）中子源。 2、快中子与轻质元素特别是氢原子极易发生弹性反散射碰撞并经多次碰撞后、快中子与轻质元素特别是氢原子极易发生弹性反散射碰撞并经多次碰撞后被被“慢化慢化”为低能量的为低能量的“慢慢”中子。中子。 3、采用专用的高效慢中子探测器将
21、这种慢中子接收。该探测器只对慢中子灵、采用专用的高效慢中子探测器将这种慢中子接收。该探测器只对慢中子灵敏，而对快中子则基本无作用。敏，而对快中子则基本无作用。把中子源、高效慢中子探测器及变送器组装在一起，构成中子料位计，并安装把中子源、高效慢中子探测器及变送器组装在一起，构成中子料位计，并安装在被测装置壁外特定高度上。中子源发出的快中子能够穿透被测装置外壁，同在被测装置壁外特定高度上。中子源发出的快中子能够穿透被测装置外壁，同装置内部的各种原子发生多次相互碰撞，其中与氢原子发生慢化的几率最大，装置内部的各种原子发生多次相互碰撞，其中与氢原子发生慢化的几率最大，慢中子再有一定几率反散射到装置壁外
22、被慢中子探测器接收。反射到探测器处慢中子再有一定几率反散射到装置壁外被慢中子探测器接收。反射到探测器处的慢中子通量的慢中子通量，在特定条件下显然与装置内氢原子的密度成正比关系。亦即，在特定条件下显然与装置内氢原子的密度成正比关系。亦即，装置内氢原子的密度越大，产生的慢中子通量也就越多。因而通过探测慢中子装置内氢原子的密度越大，产生的慢中子通量也就越多。因而通过探测慢中子通量就能够判定装置内部含氢物料密度的大小。探测器输出的信号经变送器转通量就能够判定装置内部含氢物料密度的大小。探测器输出的信号经变送器转换为频率信号由特种五芯双屏蔽电缆传送至中子主机系统，中子主机系统经特换为频率信号由特种五芯双屏蔽电缆传送至中子主机系统，中子主机系统经特殊的数学处理给出百分密度及各界面的位置指示。殊的数学处理给出百分密度及各界面的位置指示。59各种液位计培训ZLWJ-98型中子料位计系统方框图（一炉二塔6个检测点）60各种液位计培训
