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1、第九章 液位测量,第1节 概述 液位测量的目的： 确定容器内物质的储量；计量物质消耗；保证连续生产和设备安全。 液位测量在热能动力机械中的应用： 监测锅炉汽包水位、储罐中液化气的液位、燃油和润滑油的油面高度等。 液位测量主要方法： 浮力式， 差压式， 电容式， 电阻式， 电感式， 热感式， 射线式（激光，红外线，超声波，微波等） 液位测量方法的选用： 根据液体性质、容器特性、使用条件和要求确定,第2节 差压式液位测量法,一.基本原理 流体静力学平衡方程 1. 开口容器：,2.闭口容器：,可见:1.液位高度H与差压p成正比； 2.密度对差压式液位测量有较大影响。,二.用差压式液位计测量锅炉汽包水
2、位 差压式液位计测量受水、汽密度变化影响，需要采取补偿措施。 双室平衡容器结构：汽包，宽容器（水位高度L恒定），差压计。 水位压差转换原理,采用保温措施后，1=2=w,同样的水位H产生的p,液位计指示的液位高于实际液位 液位计在锅炉额定压力下进行刻度。 当锅炉运行压力高于额定压力时，液位计指示的液位高于实际液位； 当锅炉运行压力低于额定压力时，液位计指示的液位低于实际液位。锅炉起停时，指示液位将低40-150mm 水位高度的影响,2. 误差分析 汽包压力p的影响,上式说明：低水位时，上述汽包压力对指示液位的影响更大 。,具有压力补偿作用的中间抽头平衡容器,L，l的取值应使： 在设计水位H0时，
3、锅炉处于额定压力和最低工作压力时的液位计差压p相等； 水位最低(H=0),锅炉工作压力也最低时， p= pmax pmax-液位计的满量程。,具有压力补偿作用的中间抽头平衡容器与双室平衡容器相比： 在设计水位H0时，锅炉压力对液位计指示差压的影响可以大大地减小； 在非设计水位H，锅炉压力对液位计指示差压仍有影响，但测量准确度已有很大的提高。,第3节 电容式液位测量法,测量导电液体的电容式液位传感器 结构：不锈钢棒（带聚四氟乙烯绝缘套）电极， 导电液体，容器 工作原理：不锈钢棒和导电液体构成电容器的两极， 电容与液体高度成正比。,式中：-绝缘套介电常数， 适用范围：电导率大于0.01S/m且粘度
4、不大的液体 。,二、测量非导电液体的电容式液位传感器 结构：互相绝缘的内外不锈钢电极，不导电液体在电极间起绝缘作用。外电极上有孔便于液体进出。 工作原理：液位变化，电极间充填液体的介电常数发生变化，引起电容变化。,式中：，0液体，空气的介电常数， 适用范围：电导率小于10 -9 S/m且粘度不大的液体 。,第4节 电阻式液位测量方法,一、电接点液位计 原理： 利用物质液态和气态的电阻率相差悬殊的特性指示液位。 结构： 测量筒，电接点，指示灯， 电源。 特点： 不受被测液体的压力、温度、密度的影响； 非连续测量 应用： 锅炉、太阳能热水器等,二、热电阻液位计,原理： 利用热电阻丝在液体和气体中的
5、换热系数不同温度不同导致电阻改变来指示液位。 结构： 用途：液位指示，报警。,定点式热电阻液位饱经原理: 热电阻丝1置于H0处，液位高度H HR0, 灯亮 HH0时， RSR0, 灯暗,第5节 光纤传感器在液位测量中的应用,一、全反射型光纤液位计 结构：棱镜，光纤，光源，光电检测器 两根光纤一端烧结棱镜，另一端分别光源和光电检测器耦合构成发射光纤和接受光纤。 棱镜的角度设计： 在空气中符合全反射条件，接受光强大； 在液体中不符合全反射条件。棱镜一浸入液体，大部分入射光进入液体，接受光强骤减。 特点： 灵敏度高； 电绝缘性好，防爆。 用途：易燃易爆液体的定点液位报警器 适用范围：对棱镜无粘附性的液体,二、 浮沉式光纤液位计 机械转换部分：浮子，重锤，钢索，计数齿盘。齿盘转过的齿数与液位成正比。 光纤光路部分：光源，等强度分束器，光纤和光电检测器。 功能：判定齿盘转动方向，通过A,B两组光纤头 错开一个小角度实现； 计测齿盘转数。 电子电路部分：光电转换及放大电路，逻辑控制电路，可逆计数器及显示电路。,A,B,其他液位计： 磁翻转式液位计,浮球式液位计,