过程检测及仪表教学课件作者丁炜第3章.ppt

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1、第3章　物位检测及仪表3.1物位测量概述3.2差压式液位检测仪表3.3浮力式液位计3.4雷达液位测量系统3.5电容式物位计3.6超声波物位计3.7光导式液位计3.8磁致伸缩液位计3.1物位测量概述3.1.1基本概念在工业生产过程中，常遇到大量的液体物料和固体物料，它们占有一定的体积，堆成一定的高度。把生产过程中罐、塔、槽等容器中存放的液体表面位置称为液位；把料斗、堆场仓库等储存的固体块、颗粒、粉料等的堆积高度和表面位置称为料位；两种互不相溶的物质的界面位置称为界位。液位、料位以及界位总称为物位。物位测量的目的有两个：一

2、是通过物位测量来确定容器中的原料、产品或半成品的数量，以保证连续供应生产中各个环节所需的物料或进行经济核算；另一个是通过物位测量，了解物位是否在规定的范围内，以使生产过程能正常进行，保证产品的质量、产量和安全生产。下一页返回3.1物位测量概述3.1.2物位检测仪表的种类物位测量仪表的种类很多，如果按液位、料位、界位来分可分为：(1)测量液位的仪表　玻璃管（板）式、称重式、浮力式（浮筒、浮球、浮标）、静压式（压力式、差压式）、电容式、电感式、电阻式、超声波式、放射性式、激光式及微波式等；(2)测量界位的仪表　浮力式、差压

3、式、电极式和超声波式等；(3)测量料位的仪表　重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、放射形式等。上一页返回3.2差压式液位检测仪表差压式液位计是利用容器内的液位改变时，液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的。差压式液位计有以下几个特点：①检测元件在容器中几乎不占空间，只需在容器壁上开一个或两个孔即可；②检测元件只有一两根导压管，结构简单，安装方便，便于操作维护，工作可靠；③采用法兰式差压变送器可以解决高黏度、易凝固、易结晶、腐蚀性、含有悬浮物介质的液位测量问题；④差压式液位计通用性强，可以用来测量液位，也可以用来测量压

4、力和流量。3.2.1基本测量原理差压法液位测量原理如图3.1所示。下一页返回3.2差压式液位检测仪表上一页下一页返回测得差压：△P=P2-P1=HρgH=△P/ρg式中△P——差压；P0——罐的操作压力；ρ——介质密度；H——液位高度。3.2差压式液位检测仪表只要确保气相管内无冷凝液，P1＝P0，在密度稳定时测得的差压完全代表了液位的高度H。差压变送器的输出特性曲线如图３．２所示。3.2.2带有正负迁移的差压法液位测量原理带有正负迁移的差压法液位测量适用于气相易于冷凝的场合，如图３．３所示。图中ρ1为气相冷凝液的密度，

5、h1为冷凝液的高度。当气相不断冷凝时，冷凝液会自动从气相口溢出，回流到被测容器而保持高度h1不变。当液位在零位时，变送器负端已经受到h1ρ1犵的压力，这个压力必须加以抵消，这称为负迁移。上一页下一页返回3.2差压式液位检测仪表负迁移量：SRt=h1ρ1g（3-2）带有正负迁移的差压变送器输出特性曲线如图3.4所示。当测量液位的起始点从H0开始，变送器的正端有H0ρg的压力要加以抵消，这称为正迁移。正迁移量：SR0=H0ρg（3-3）这时变送器总迁移量为：SR=SR1-SR0=h1ρ1g-H0ρg（3-4）上一页下一页返

6、回3.2差压式液位检测仪表在有正负迁移的情况下仪表的量程为：△P=H1ρg(3-5)“迁移”只是同时改变了仪表的量程上下限，而不改变量程的大小。当被测介质有腐蚀性、易结晶时，可选用带有耐腐蚀膜片的双法兰式差压变送器，迁移量及仪表的量程的计算仍然可用上面的公式来计算，不过，ρ１为毛细管中所充的硅油的密度，h1为两个法兰中心高度之差。3.2.3静压式液位计的应用１．压力式液位计的应用使用时应注意：①当压力表与取压点和取压点与液位零点不在同一水平位置时，应考虑零点迁移。上一页下一页返回3.2差压式液位检测仪②如果被测介质黏稠

7、或易结晶，为避免导压管阻塞，可采用把测量元件直接装于容器上的法兰式压力变送器，原理如图3.5所示。③如果被测介质具有强腐蚀、高黏度或含有悬浮颗粒等特性时，可采用吹气式液位计测量。测量原理如图3.6所示。在敞口容器中插入一根导管５，压缩空气经过滤器１、减压阀２、节流元件（调节阀）３、转子流量计４，最后由导管的下端逸出。压缩空气P1的压力根据被测液位的范围，由减压阀控制在某一数值上，P２的压力通过调整节流元件保证液体上升到最高点时，仍由微量的气泡从导管的下端逸出。由于节流元件后的压力P１变化不大，当满足P２≤０．５２８P１

8、的条件时，可以达到气源流量恒定不变的要求。上一页下一页返回3.2差压式液位检测仪正确选择吹气量是使用吹气式液位计的关键，通常吹气流量约为２０Ｌ／ｈ，吹气流量可由转子流量计进行显示。当液位上升或下降时，导管下端的压力（又称液封压力）也会升高或降低，致使从导管下端逸出的气量也随之减少或增加。导压管内的压力几乎与导管下端的压力（液封压力