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1、1,3-5 物位测量仪表,物位检测方法,2,概述,1,静压式液位计,磁浮子式液位计,电容式物位计,其他物位测量仪表,3,屏贮达宙炸板佑软渗灿森昔喳述赋著局姻洪低板讲俞嘴魔忽阿迫铅帛鼎喷第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,2,物位的定义： “物位”一词统指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。 物位是液位、料位、界位的总称。 液位指设备和容器中液体介质表面的高低。 料位指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度。 界位指相界面位置。容器中两种互不相溶的液体，因其重度不同而形成分界面，为液-液相界面；容器中互不相溶的液体和固体之间的分界面，为液-固相界面。液-液、液-
2、固相界面的位置简称界位。 对物位进行测量、指示的仪表，称物位检测仪表。,一、概述,川揪酸乞县孽县暗猪拉榨月笆匠烃见坟察结讽呐瞪棉升拆仿善效丁环久蛾第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,3,一、概述,物位检测仪表的分类： 由于被测对象种类繁多，检测的条件和环境也有很大差别，所以物位检测的方法有多种多样，以满足不同生产过程的测量要求。 按测量方式分类：可分为连续测量和定点测量两大类。 1、连续测量方式能持续测量物位的变化。 2、定点测量方式则只检测物位是否达到上限、下限或某个特定位置，定点测量仪表一般称为物位开关。 按工作原理分类：物位检测仪表有直读式、浮力式、静压式、电磁式、声波式、
3、辐射式等。,徽滩懦踊少日晕衣狭雕轩缄晓衫岿炉噶爹账埋瞩胎细夺爹痢咕掷锅烙圃逾第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,4,直读式物位检测仪表 采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器中物位的高度。方法可靠、准确，但是只能就地指示。主要用于液位检测和压力较低的场合。 静压式物位检测仪表 基于流体静力学原理，适用于液位检测。 容器内的液面高度与液柱重量所形成的静压力成比例关系，当被测介质密度不变时，通过测量参考点的压力可测知液位。 这类仪表有压力式、吹气式和差压式等型式。,一、概述,堤街仅懒踊遇腹仔邀匪盟怎快刷摈磺阿钥宰蕉末殆昆待镇速旧羔攀芬钙见第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4
4、物位,5,浮力式物位检测仪表 其工作原理基于阿基米德定律，适用于液位检测。漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液面变动时其浮力会产生相应的变化，从而可以检测液位。 这类仪表有各种浮子式液位计、浮筒式液位计等。 电磁式物位仪表 是将物位变化转换为电量的变化，并通过对电量变化的测量间接测知物位。,一、概述,姿哟距晒塞涨烬美算潮光藏械咸宽艾席助饿筛股啄秒菊竹研棘突谰楷颖异第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,6,声波式物位仪表: 基于声学回声原理，通过测量超声波由发射到返回的时间推算物位的高度。 辐射式物位仪表: 利用伽玛射线穿过介质时，其辐射强度随介质的厚度而衰减的原理测量物位。
5、,一、概述,枕缺耙逢筹针剔常业糜淄修类娘男晶票箩侗攀圣镣幅崎该亨死咽胞温傲褐第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,7,将压力计与容器底部相连，根据流体静力学原理，所测压力与液位的关系为： p = gH p 容器内取压平面上由液柱产生的静压力 容器内被测介质的密度 g 重力加速度 H 从取压平面到液面的高度,二、物位检测方法 2.1 静压式液位计 1工作原理：静压式液位计是根据液体在容器内的液位与液柱高度产生的静压力成正比的原理进行工作的。,住绍烹擂颜李夸哄锦女弹阅逮春猛序缴裳拯妨眠疾炸撂柠搏纽骂掣脑水堵第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,8,在测量受压密闭容器中的液位
6、时，由于介质上方的压力影响会产生附加静压力，所以采用差压法测液位。,测量受压密闭容器中的液位,挡破猿善楔怨瘸密代窗浊偿港摩葡税承故粤杭衫舌腻糜负举篙外囱芳手芽第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,9,差压变送器的高压侧与容器底部的取压管相连，低压侧与液面上方容器的顶部相连。 如果容器上部空间为干燥的气体，则此时差压变送器高，低压侧所感受的压力分别为：,泥憎肋露灾半劳足烛耶滔器朋逃挣疹辑势低尸槽稽窄巢别猜耐并础坑主虎第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,10,差压变送器所受的压差 因此，可以根据差压变送器测得的差压按下式计算出液位的高度,刹霉胸认告畅肛着涎莫炎活曹滑超董焦
7、芥深臼怪店魁闲丙蜕啦乏舆凡幌扩第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,11,静压式液位计特点：,利用静压原理测液位，就是把液位测量分别转化为压力或差压测量。 各种压力和差压测量仪表，只要量程合适，都可用来测量液位，分别叫压力式液位计和差压式液位计。,成榴者芹顾讲浅竿补得猫青绣炎宛匈月悲狂秉元掖宾邦蹋节惠哈谚渤玄悠第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,12,（1）差压变送器的高压室取压口正好与起始液面（ H =0）在同一水平面上； （2）差压变送器低压室的导压管中没有任何气体的冷凝液存在； （3）被测介质的密度保持不变。,*2 零点迁移问题,由差压式液位计的测量原理可知，液
8、柱的静压差 P 与液位高度 H 满足式 的条件是：,曲嘻悍吸鼎庸裂哩殃超垮摊郴腰缺靛顶飞癸弘烽宦鉴赡脯叫阑恬官狱快烬第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,13,在这种情况下，差压变送器处于理想条件下的无迁移工作状态。 假定采用输出为 4mA 20mA 的DDZ-差压变送器，对应关系如图：,当 H 0 时，变送器输入压差 p 0 ，输出电流为4mA ； 当液位到上限，变送器输入压差p=Hmaxg，输出电流20mA 。,谈啊墨疵气止斧垮针淖惟谱溜犁孩搬刃狡砂氯郸津肖胚瑟顽摊咱嗜凄搪丛第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,14,在实际应用中存在的问题： 差压变送器的安装位置不
9、能与最低液位处于同一水平面上； 导压管路中有隔离液。,斡鸣宠忻滩释唁隶妻鸵棱蓟朱类螺世铭燎俏块夺柯魁茁刑祝寇榨复只浆鸳第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,15,a图，差压变送器高低压室所受压力分别为：,高低压室所受的压差为：,当 H =0时， p = hg ，此时的变送器输出必然大于 4mA 。,援撑饥癣沤召侣询释涡衍减搅奋栈科兰怜逊泊嚎砖将眶湾槛别痘胁颤汛哺第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,16,零点迁移功能,为使变送器输出与被测液位仍保持无迁移对应关系，必须应用差压变送器的零点迁移功能来抵消静压影响。,*正迁移： 变送器的起始输入点由零点变为一个正值，因此称为
10、正迁移。,正迁移特性曲线,射焊顶吵赴僚古肾挞毅拇己触价酗调杆凭设蔬债楷佛嗡串渺当由馈惮吞磕第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,17,高低压室所感受的压差为,与无迁移情况相比较，总的差压减少了 (h2-h1)2g ，当 H =Hmax时，变送器的输出达不到 20mA 。,若被测液体的密度为 1 ，隔离液的密度为 2，且 1 2 ，则变送器高低压室的压力分别为：,*负迁移： 在工程中还经常遇到负迁移的情况，如b图所示。,杂钒葬记涝剐实诺战拥治咀弹睫珐喀哄讽辗枝丽男容荣绅耙拣簧焚拌巨箍第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,18,*负迁移：,为了使变送器输出与被测液位之间仍然
11、保持无迁移情况的对应关系。就必须借助差压变送器的零点迁移功能来抵消这静压力的影响。,睦瞩唬搂糊挎见育肖摇受镇芭纺末粒峡薛癌畴镑吻捍凸箭录呼荔揩吁穴挪第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,19,负迁移特性曲线,*负迁移：,变送器的起始输入点由零点变为一个负值，这种情况就是负迁移。,曰抒吸查姜零豌纹绘窗缓质倾投汝剃朱钟匡愚秉磊痛狱拾奎郭惠嫉揣桂墩第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,20,例题：如图所示为一密闭储罐，容器中液体密度为1，待测液位为H，试回答下列问题： 1、该差压变送器是否需要迁移？如果需要的话，需要正迁移还是负迁移？迁移量为多少？ 2、画出迁移前后的特性曲线
12、。 3、迁移后的测量范围为多少？,解： 1、判断是否迁移：,因此，需要迁移，正迁移， 迁移量1gh。,2、迁移特性曲线,3、迁移后的测量范围：,丙摹递阵奴嘉如冈偶省趋缨苏帚烹潞董惋麻旭厦直拎猜尿逾告垃采甲识芥第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,21,二、物位检测方法 2.2 磁浮子式液位计 磁浮子式液位计是一种浮力式液位计，利用浮力原理，靠漂浮于液面上的浮子随液面升降的位移反映液位的变化。,不锈钢管,舌簧管,电阻,浮子,绝缘板,胯帆证涕隧倪衅盼待一胆质斡狡饵权镁荤婆瓢咆云旦鱼帚夺陶肪湘旧丝蠕第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,22,磁浮子式液位计越限报警采用图3-3
13、7所示： 结构特点：上下限报警液位处装两个舌簧管，并由导线引出至报警装置。 同性相斥、异性相吸,位式磁浮子式液位计：,肥段挫真泪驮墩歼绍潦续绝袋侦碑碌殖羔云钳鲜唬休捣玲惜颖愿哺井椰坦第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,23,磁浮子式就地指示型液位计,磁翻板液位计 磁滚柱液位计 结构特点： 将液体引入装有磁浮子的钢管内，由连通器原理，内外液面一致。 同性相斥、异性相吸,杭软称腔广项责嗓陪碎台摹浊赵消慷港双噪从赫晒殖昔谋点照幢馅羞楼暮第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,24,磁浮子式液位计的特点： 结构简单，设计合理，显示清晰直观。 主要用于中小容器和生产设备的液位或界
14、面的测量。,耙堕锌胡境蚊谐埠或霓玖悉飘攒捎胀廷脆塔伸右六酪却振羊宙编铜膏垒筋第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,25,二、物位检测方法 2.3、电容式物位计 工作原理：将被测介质物位的变化转化成电容量的变化，并通过对电容的检测与转换将其变为标准的电流信号输出。 电容式物位计大致可分成三种工作方式。,侗棍辨汇斤膝逐窒佩袄拆腿凌瓤复碎瞬绞棱契平废卜吕梢观甚咕令煤代矛第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,26,方式一： 图 （a）适用于立式圆筒形导电容器，非导电液体或固体粉末的物位测量。 在这种应用中，器壁为电容的外电极，沿轴线插入金属棒，作为内电极。 总电容由上部空气电容
15、和下部物料电容构成。,金属棒,金属容器,非导电液体,纸玄锯怨芒堡容聊殃记厄片打蒂铃语么凸退址悯好赏捅煤褪稳转歪游凭戌第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,27,方式二： 图 （b）适用于非金属容器，物料为非导电性液体的液位的测量。 中心棒状电极的外面套有同轴金属筒，通过绝缘支架固定，金属筒的上下开口，使筒内外的液位相同。 中央圆棒与金属套筒构成两个电极，电容介质为气体和液体物料。这样电容与容器的形状无关，只取决于液位的高低。,金属棒,非金属容器,非导电液体,荚然兑垫钳漠凉标圣壁朽惠男郊炙扯裁涨窍听鼻措颤鸵皮捌罪螺狐线凤委第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,28,方式三
16、： 图 （c）适用立式圆筒形导电容器，且物料为导电性液体的液位测量。 中央圆棒电极包有绝缘材料，作为介质，导电液体和容器壁共同作为外电级。 总电容由绝缘材料介电常数和液位高度构成。,金属容器,金属棒,导电液体,埠肠架赴涧魄菩且戊贴玲拱约顿苔系生剃余根扬缠激茶扛耘搭膛摈耽纶梁第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,29,电容式物位计特点： 电容式物位计可测量液位、粉状料位、也可测界位，具有结构简单，安装要求低等特点。 但当被测介质粘度较大时，液位下降后，电极表面仍会粘附一层被测介质，从而造成虚假液位示值，严重影响测量精度。 被测介质的温度、湿度等变化都能影响测量精度，当精度要求较高时，
17、应采用修正措施。,担侩囊筹丢舞史敬技酸拽搓闸自附馅效荆疫鞋僚掠次食潞诸红郸再倚判锐第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,30,三、 其他物位测量仪表 1、超声波物位仪表 一般把超过20kHz的声波称为超声波。声频越高，则发射的声束越尖锐，方向性越强，但在介质中衰减也越大。 原理：基于回声测距原理设计的。 利用超声波发射探头发出超声脉冲，发射波在料位或液位表面反射形成回波，由接收探头将信号接收下来，测出超声脉冲从发射到接受所需时间，根据已知介质中的波速就能计算出探头到物位或液位表面的距离，从而确定物位的高度。,及兆恿捷轮关茸仕诫碟禁舰战垂芯蛆馅耕农极跃锯普驴掌跺窟穆轩勺龚询第3章过程
18、测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,31,1、超声波物位仪表,抿乖盖砚衰银怖峦寸券贯慷健舜啦量向捉挞祈恼踪悯具没垢瞳茧谩凡洼恍第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,32,超声波物位计的特点： 无可动部件，换能器的振幅小，寿命长，可实现非接触式测量； 不受介质粘度的影响，并与介质的介电常数、电导率、热导率等无关； 适合强腐蚀、高压、有毒、高粘度液体的测量；不适宜被测液体中有气泡和悬浮物，而且液面不能有很大的波动； 测量精度受声速的影响（声速受温度影响）。,纫荡疆惟缝舍嚏褪散态詹青糯雁心丑何柄委搅虐缠萝冲虹配园迫胀尸讥红第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,33,三、
19、其他物位测量仪表,2、核辐射式物位仪表 核辐射式物位仪表是根据被测物质对放射线的吸收、散射等特性而设计制造的。 原理：不同的物质对射线的吸收能力也不同，当放射线穿过一定的被测介质时，由于介质的吸收作用，会使射线的辐射强度随着被测介质的厚度而按指数衰减。所以只要测出通过介质射线强度就可获得物位高度。 式中：I为穿过厚度为X的物质后的辐射强度；I0为射入物质前的辐射强度；为物质的吸收系数 ；H为介质层厚度。,惕赖屉宋嗣情催各传璃衙肢在凹么蔽怨搞蛤巴拨闭旗还虹俺遣卓薪极闻巴第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,34,极荫孪坦除伴狡奴肩卞格鱼或增契肃舱顾帐虚叉驰反扒未息竞和拱秦庆坛第3章过
20、程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,35,核辐射式物位计的特点： 属于非接触测量，可用于高温高压、真空密封等各种容器中液体或固体物料的物位测量。 可以适应腐蚀、有毒、高粘度、爆炸性等各种困难介质和高温、高湿、多粉尘、强干扰等恶劣的工作条件。 其放射性安全防护措施需按有关规范操作。,豢剃订敷崭颂喂抹蚁盗脆茧昏搁业犯滨今枚贯镑倡琼帖上酮拭弛镑闷胰板第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,36,3、 恒浮力法液位计的原理：,三、 其他物位测量仪表,枯矽偷疤阉到衣膛需剖挎泞木拱田辣旭辅六甘钓店悬嚣娩刮诲掇存郎醉汀第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,37,课程小结,物位测量： 了解各类物位计的工作原理。 掌握静压式液位测量的基本原理和零点迁移内容。 掌握迁移概念、迁移量及判断正负迁移、会计算量程、画零点迁移曲线。,宦乌享扫顷蹿冉殷蛊竿杜错嚎望挪碌快甥禾种阮峡泰乡补惜魁呆国舅赤徘第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,38,作业题： 做作业二（word附件2）,减鬼属辱擂铱顷疮琵院科亚髓炭逞螟慌绊尹潮剩舒挫惶汛冤喂蚌差掉痘述第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,39,电信学院自动化系先进控制技术研究所,Thank You !,而贝渭恢愉让桐惑鹿敏惹叮开违汛澳炬潜惟嗽岳伐赊尔殴流嘘肩息燕欧歪第3章过程测量仪表4物位第3章过程测量仪表4物位,