液位测量方法与实践

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1、第九章液位测量主要内容概述差压式液位测量法电容式液位测量法电阻式液位测量法光纤液位计1、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。对应不同性质的物料又有以下的定义。a、液位指设备和容器中液体介质表面的高低。b、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。c、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-固相界面的位置简称界位。物位是液位、料位、界位

2、的总称。对物位进行测量、指示和控制的仪表，称物位检测仪表。第一节概述2、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，由于测量状况及条件复杂多样，因而往往采用间接测量，即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。（补充）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。（补充）浮力法浮力法测液位是依据力平衡原理，通常借助浮子一类的悬浮物，浮子做成

3、空心刚体，使它在平衡时能够浮于液面。当液位高度发生变化时，浮子就会跟随液面上下移动。因此测出浮子的位移就可知液位变化量。浮子式液位计按浮子形状不同，可分为浮子式、浮筒式等等；按机构不同可分为钢带式、杠杆式等。钢带浮子式液位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。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。右图为浮筒式液位计原理图。图中：1-浮筒；2-弹簧；3-差动变压器。图所

4、示的液位计是用弹簧平衡浮力，用差动变压器测量浮筒位移，平衡时压缩弹簧的弹力与浮筒浮力及重力G平衡。即式中k——弹簧刚度(N／m)；x——弹簧压缩量(m)；——液体密度(kg／m3)；H——浮筒浸入深度(m)；A——浮筒截面积(m2)。液位高度变化与弹簧变形量成正比。弹簧变形量可用多种方法测量，既可就地指示，也可用变换器(如差动变压器)变换成电信号进行远传控制。浮子浮子臂滑动臂支点固定板接线柱燃油出口滑动电阻电位计燃油滤清器汽车燃油液位传感器的基本工作原理图一、基本原理压力法依据液体重量所产生的压力

5、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：式中，——被测液体的密度()。第二节差压式液位测量法下面图为用于测量开口容器液位高度的两种静压力式液位计。(a)压力表式液位计(b)法兰式液位变送器差压计法兰差压变送器法兰式差压变送器当测量有腐蚀性或粘度大、含有颗粒、易凝固等液体的液位时，为避免引压管被腐蚀和堵塞，有专门的法兰直接靠在容器壁上，通过隔离膜片来感受容器内的压力，然后以硅油作为

6、传递压力的介质，经细管与变送器的测量室相通。采用硅油传递的好处是它的体积膨胀系数小，凝固点低，适用于寒冷天气和户外安装条件；常温下流动性好，无腐蚀性，性能稳定。差压式液位测量原理：液体中任一点的静压力p与其自由表面的压力p0之差△p为（与大气相通）（与密闭蒸汽容器相通）第三节电容液位测量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，与电动单元组合仪表配合使甩，可方便地实现液位的自动检测

7、和自动控制。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。依此原理还可进行其它形式的物位测量。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。电容式液位计的这些特点决定了它在液位测量中的重要地位。测量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：

8、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。12右图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-绝缘套实物图测量导体液体的电容式液位传感器右图为用于测量非导电介