过程检测技液位测量.ppt

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1、3.6液位测量3.6.1概述液位指容器内液体介质液面的高低。物位测量的目的主要在于测知容器中物料的存储量，以便对物料进行监控，保证顺利和安全生产。液位计按工作原理可分为直读式、浮力式、静压式、电容式、光纤式、激光式、核辐射式。3.6.2浮力式液位计浮力式液位计是根据浮力原理对液位进行测量，可分为恒浮力式和变浮力式两种。（1）恒浮力式液位计它是利用漂浮在液面上的浮子来实现测量。浮子因浮力作用漂浮在液面上，其位置代表了液面的位置。当液面变化时，浮子随液面一起运动，从而产生位移，然后通过传递、放大系统显示出液位的变化和液面高度。浮子所受浮力的大小不发生改变。①测量原理一圆柱形浮子，密度，液体密度，

2、浮子直径D，受力情况如下：自身重力所受浮力所受外力，则有液位上升，则浮力增加：因此，从而迫使浮子上浮，即浮子的升降是随液面的升降而变化的。重新平衡后，浮子的静止位置就是新液面的位置。②浮子的结构形式浮子式液位计的不灵敏区=。与D的平方反正比，直径越大，灵敏度越高。因此，浮子一般均制成扁平空心圆盘或圆柱形。③恒浮力式液位计结构形式它们结构上的主要差异在于它们对浮力位移的传递、放大和显示方式，主要有机械式和电气式两种。教材P102Fig.a~d四种结构。④误差分析引起恒浮力液位计的测量误差的因素有：仪器灵敏度高低；在腐蚀性工作环境中，浮力被浸蚀而造成质量减轻；当测量粘度较大的液体时，由于浮子上粘

3、有液体，使浮子质量增加；由于温度变化引起液面各处密度不同。浮筒存在以下平衡关系：当液位发生变化时，假设升高，则浮筒位置发生变化，上升，则平衡关系为：两式相减得（2）变浮力式液位计是通过感受元件将液位变化转化为力的变化，再将力的变化转化为机械位移，然后通过转换装置将位移转换为电信号。因此，液位变化量与浮筒位移成正比。若在浮筒连杆上装上指针，可直接指示液位；若在浮筒连杆上装上铁芯，通过差动变送器，可输出信号，从而间接测出液位。3.6.3静压式液位计（1）静压式液位计是通过测量某点压力或该点与另一参考点的压差来间接测量液位的仪表。一般选容器底面的某一点做为参考点，该点所受压力的大小取决于液面的高低

4、。若容器是开口容器，则参考点的压力等于该点表压。若非开口容器，可通过测量液面上方与参考点的压差来求出叶面高度。（2）静压式液位计结构形式①玻璃管液位计利用连通器原理制成，通过玻璃管来显示液注高度，直接观察液位。②压力式液位计是利用测压仪表来测量液位的仪器。压力表测液位系统：由于一般压力表默认气压为大气压，该测量系统只适用于敞口容器。法兰式压力变送测量系统当待测液体粘度大、易结晶，不便于或不能用管路输送时，可用法兰压力变送器将测压元件直接连接在容器上进行测量。法兰压力变送器将被测介质与工作介质分开，排除被测介质对于测量的影响。吹气式液位测量计对于易腐蚀、高粘度或密度不均的液体，应使用吹气式液位

5、测量计。将一根导管插入敞口容器液面下，压缩空气经减压阀和节流元件，最后从导管下端开口逸出。由于有节流元件的稳压作用，根据流体力学原理，供气量几乎是恒定的。当导管的气压与液封压力相等时，导管下仅有微量气体逸出。此时压力表的读数就可反映出液位高度③压差式液位计对于密闭容器，当液位变化时，液面处的气压也随之发生变化。此时气压对压力计指示有影响，只能用差压计来测量气、液两相的压差。压差大小通过气动或电动差压变送器传送，并转化为电信号，最终显示出液位的大小及其变化。3.6.4电容式液位计它是由电容式液位传感器和测量电路组成。（1）电容法测液位原理电容器由两个同轴的金属圆筒组成，两筒半径分别为R、r，高

6、为L。当两筒之间充满介电常数ε的介质时，则两筒间电容量表述为：若圆筒电极的一部分被介电常数（设>）的另一种介质充满，在保证电容不放电的情况下，电容发生变化，则电容变化量与液位h成正比，测得电容变化量，可以测得h的大小。（2）导电液体电容液位计图中1表示金属内电极，外套聚由氟乙烯塑料套管或涂以搪瓷作为电介质和绝缘层。高绝缘套管的介电常数为，电极的绝缘层和容器内气体的等效介电常数为，当容器内设有液体H=0时，则金属容器壁作为外电极，电容大小为：1当时，外电极就是液体，其直径等于绝缘直径等于绝缘直径而未被液体侵润的地方外电极仍是容器，此时电容大小为：此式可写成其中（3）非导电介质电容液位计该液位计

7、有专门的外电极，并在外电极上开了很多小孔。。同理，测得电容变化量，即可算出液位化量。当越大，D/d0值越接近1，则灵敏度越高3.6.5光纤液位计在两根石英光纤的端部粘上石英棱镜，其中一根与光源相连，另一根与光电元件相连。当探头置于空气中时，光线在棱镜中发生全反射，光源所发出的光经过一定光路传到光电元件，当探头接触液面时，液体的折射率与空气不同，破坏了棱镜中全反射，部分光线漏射至液体中这样送至光电元件的光强度极