电子教案与讲义-4.doc

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1、§2.3物位检测方法及仪表一、概述1、物位检测的作用及意义物位检测在现代工业生产中具有重要的地位，通过物位测量，①确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算；②监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内；③对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。2、物位的基本概念物位——指容器中的液体介质的液位、固体的料位或颗粒物的料位和两种不同液体介质分界面的总称。液位——容器中的液体介质的高低。料位——容器中固体或颗粒状物质的堆积高度。3、物位检测方法直读法、浮力法、静压法、电学法、声学法、核辐射法以及激光法、微波法等。二、物位检测方法1、应用浮力原理检测

2、物位定义：利用漂浮于液面上的浮标或浸没于液体中的浮筒对液位进行测量的方法。只要测出浮标位移或浮筒所受力的变化就能知道液位的高低。分类：恒浮力法和变浮力法。(a)　恒浮力　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）变浮力　　　　　　　　　图2.15浮力原理检测液位恒浮力法测量原理：当液位变化时，浮标产生相应的位移，而浮标所受到的浮力维持不变，只要检测出浮标的位移就可以知道液位的高低。如图2.15(a)为钢绳式浮子液位计原理示意图，浮子的顶端与钢绳相连，钢绳的另一端与平衡重物和指针相连，浮子随液位而升降时，指针就随着在标尺上指示出液位的高度。变浮力法测量原理：通过检测元件把液位变化转换为

3、力的变化，再把力的变化转换成机械位移（线位移或角位移），通过转换器把机械位移转换为电或气的信号，以便配合仪表使用，如图2.15(ｂ)浮筒式液位计，当液位变化时，浮筒所受的浮力随之变化，由于重力不变，要达到新的平衡状态，浮简的浸没高度必然变化，使弹簧的张力也随之而变。液位的变化量与弹簧的长度变化量成正比。弹簧起到了把大位移转变成小位移的作用，弹簧的长度变化量即是差动变压器铁芯的位移量。因此，差动变压器的输出反映了液位的高度，即将液位的变化转换成电量的变化。浮力式测量方法的特点：浮力式液位仪表受外界温度、湿度、强光、气流等影响较小，但由于浮力式液位计具有可动部件，因而会因摩擦而

4、引起灵敏度降低和变差增大，另外，浮子占有较大空间，体积较大，测量范围受到限制，只适用于压力较低和范围较小的液位测量。2、应用静压原理检测物位（1）工作原理　通过液柱静压的方法对液位进行测量。图2.16（a）压力表测量液位原理①敞口容器：如图2.16(a)。多用直接测量容器底部压力的方法。测压仪表通过导压管与容器底部相连，由测压仪表的压力指示值，便可推知液位的高度。其关系为　　　　　　　　　式中　――测压仪表的指示值；――液位的高度；――液体的密度；――重力加速度。②密闭容器：图2.16（b）　　　图2.16（b）密闭容器差压式测量液位原理测量容器底部压力，除与液面高度有关外

5、，还与液面上部介质压力有关，其关系为式中　——容器中液面上部的气体压力——液面以H深度的液体压力；由此可知，测出差压，就可以知道密闭容器中液位的高度。因此凡是能够测量差压的仪表都可用于密闭容器液位的测量。由上两式可知：差压式液位计所测压差只与液位高度成正比，而与液体上方的气相介质的压力无关。当用差压式液位计测量敞口容器液位时，只要把差压式液位计的负压室通大气即可。（2）差压变送器测量液位的零点迁移问题(重点)使用差压式液位计测量液位时，若安装位置条件不同，将造成液位H与压差之关系不象式那么简单，利用差压变送器测量液位时，差压变送器（常用的DDZ－Ⅲ型仪表）将由液位形成的差压

6、Δp转换成相应的统一标准电信号输出。往往存在仪表零点迁移问题。所谓迁移就是将原来仪表输入信号的始点向正或负向移动。迁移是通过压力变送器或差压变送器内的一个迁移弹簧实现，通过它给变送器预加一个输出信号。在变送器上一般都注明是否附加正、负迁移装置，型号后面加“A”的为附加正迁移装置，带“B”的为附加负迁移装置的变送器。必须根据现场要求正确选用仪器。①无迁移当测量装置如图2.17（a）所示时，差压变送器的正压室取压口正好与容器的最低液位（=0）处于同一水平位置。差压Δp与液位高度H的关系为。当H=0时，正负压室的差压＝0，变送器输出信号为起点值I0=4mA当H=时，差压，变送器的

7、输出信号为满量程20mA。当H=0～，在0～之间线性变化。此时，无需对差压变送器的零点进行迁移。变送器特性曲线：如图2.18中曲线a所示。②负迁移　在实际测量中，有时为了不让被测容器内的液体或气体进入变送器而造成导压管线结晶、堵塞、腐蚀仪表，或为了保持负压室凝液高度（容器内外的温差较大，气相容易凝结成液体。凝结液体的高度就叫凝液高度。）恒定，常在变送器的正、负压室与取压点间分别加装隔离罐，并充以密度为ρ2的中性隔离液（隔离液应与被测液体密度不同且不相溶、不易挥发、无腐蚀、低粘度且易于流动的液体），如图2.17（b）