20余种液位测量方法分析比较

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1、20余种液位测量方法分析比较作者:    发布时间:2008-6-1314:54:11    阅读次数:1243  物位包括液位和料位两类。液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量,用于液位的上、下限报警等。连续液位测量是对液位连续地进行测量,它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域,具有非常重要的意义。文中对20余种连续液位测量方法进行比较分析。1、玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工检尺法  玻璃管法:该方法利用连通器原理工作,如图1—1所示[1]。图中1-被测容器;2-玻璃管;3-指示标度尺;4、

2、5-阀;6、7-连通管。液位直接从指示标度尺读出。 玻璃板法:玻璃板可通过连通器安装,也可在容器壁上开孔安装,并可串联几段玻璃板以增大量程。液位数值直接从玻璃板刻度尺读出。  双色水位计法:该方法利用光学原理,使水显示绿色,而使水蒸汽显示红色,从而指示出水位[2]。  人工检尺法:该方法用于测量油罐液位。测量时,测量员把量油尺投入油品中,并在尺砣与罐底接触时提起量油尺。根据量油尺上的油品痕迹,读出油面高度;根据量油尺末端试水膏颜色的变化确定水垫层的高度,从而确定油高和水高[3]。  以上4种方法都是人工测量方法,具有测量简单、可靠性高、直观、成本

3、低的优点。2、吹气法、差压法、HTG法  吹气法:该方法的工作原理如图2—1所示[4]。图中,1-过滤器;2-减压阀;3-节流元件;4-转子流量计;5-变送器。因吹气管内压力近似等于液柱的静压力,故 P=ρgH式中,ρ-液体密度;H-液位。故由静压力P即可测量液位H。吹气法适用于测量腐蚀性强、有悬浊物的液体,主要应用在测量精度要求不高的场合。   差压法:该方法的工作原理如图2-2所示[4]。图中,1、2-阀门;3-差压变送器。对于开口容器或常压容器,阀门1及气相引压管道可以省掉。压力差与液位的关系为 ΔP=P2-P1=ρgH式中:ΔP-变送器正

4、、负压室压力差;P2、P1-引压管压力;H-液位。差压变送器将压力差变换为4~20mA的直流信号。如果压力处于测量范围下  限时对应的输出信号大于或小于4mA,则都需要采用调整迁移弹簧等零点迁移技术,使之等于4mA。HTG法:该方法应用于油罐差压液位测量中,如图2—3所示。图中:P1、P2、P3-高精度压力传感器;RTD-温度检测元件;HIU-接口单元。P1位于罐底附近  的罐壳处,P2比P1高8英尺,P3位于罐顶附近的罐壳处。对于常压油罐,压力传感器P3可以省去。设压力传感器P1、P2、P3测得的压力分别为p1、p2、p3,则式中:G-油品重量

5、;Sav-油罐平均截面积;ρav-介于压力传感器P1、P2之间油品平均密度;g是重力加速度;H是压力传感器P1、P2之间的距离;h是油品高度;h0是压力传感器P1的高度。RTD用于测量油品温度,以对测量数值进行温度补偿。HTG测量系统价格较低,但液位测量精度较低,安装须在罐壁开孔。  以上3种方法都是利用液体的压力差来测量液位的。3、浮子法、浮筒法、浮球法、伺服法、沉筒法   浮子法:该方法采用浮子作为液位测量元件,并驱动编码盘或编码带等显示装置,或连接电子变送器以便远距离传输测量信号。浮筒法:该方法采用中间带孔的磁浮筒作为液位敏感元件,如图3—

6、1所示。不锈钢套管从浮筒中间孔穿过,固定在罐顶和罐底之间。液位变化带动空心磁浮筒(内藏永久磁铁)沿套管上下移动,并吸引套管内的磁铁沿套管内壁上下移动,二次仪表根据磁铁的移动量计算出液位。  浮球法:该方法利用杠杆原理工作,如图3—2所示[4]。图中:1-浮球;2-连杆;3-转轴;4-平衡重;5-杠杆。浮球跟随液位变化而绕转轴旋转,带动转轴上的指针转动,并与杠杆另一端的平衡重平衡,同时在刻度盘上指示出液位数值。浮球法有内浮球式和外浮球式两种,如图3—2所示。浮球法主要用于测量温度高、粘度大的液位,但量程较小。伺服法:该方法采用波动积分电路,消除抖动

7、、延长寿命、提高液位测量精度。现代伺服液位仪的测量精度较高,已达到40m量程内小于1mm的精度,且一般都具有测量密度分布和平均密度的功能。沉筒法:沉筒的位置随着液位的变化而变化,但其变化量并不与液位变化量相等。在图3-3a中[4],液位与浮筒位置的关系如下:上式中:ΔH-液位变化量;C-弹簧的弹性系数;A-沉筒截面积;ρ液体密度;ΔX-沉筒位置变化量。通常情况下,浮筒位置变化量ΔX远小于液位变化量ΔH。图3—3b是扭力管式沉筒法原理[4],图中:1-沉筒;2-杠杆;3-扭力管;4-芯轴;5-外壳。沉筒位置随液位变化而变化,在杠杆的作用下,扭力管芯

8、轴的扭角发生变化,二次仪表根据扭角的变化量计算出液位。  以上5种方法都是利用浮力原理来工作的。4、电容法、电阻法、电感法  电容法:用

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