石油工程测控基础-隋秀香 测 控 基 础-物位和流量new课件.ppt

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1、在生产过程中，常需要对一些设备和容器内的液体、固体颗粒或粉末、气体之间的分界面位置进行测量等，我们统称为物位的测量。物位不仅是物料耗量或产量计量的参数，也是保证连续生产和设备安全的重要参数。现代大规模的工业生产，速度高，且常有高温、高压、强腐蚀性或易燃易爆物料，对于物位的监视和自动控制更是至关重要。第三章物位测量及变送物位测量的目的是：（1）正确测知容器中储藏物质的容量或重量。（2）监视容器内物位，使之保持在一定高度，对物位允许的上下限发出报警。（3）连续监视或调节容器中流入流出物料的平衡。如合成氨生产中铜洗塔塔底液位的控制，如液位过高，精炼气就会带液，导致合成塔触媒中毒；反之如液位过低时

2、，会失去液封作用，发生高压气冲入再生系统，造成严重的事故。生产钻井过程中对泥浆池液面高度检测。物位测量及变送（续）物位测量及变送（续）由于工业生产中对液位高度的要求不一，物位仪表是多种多样的，按基本原理分，主要有下列几种类型：（一）直读式物位仪表利用连通器原理工作。这类仪表中主要有玻璃管液位计、玻璃板液位计等。（二）浮力式液位计此类仪表是利用浮子高度随液位变化而改变的原理工作的。如浮标式、浮球式等。（三）差压式物位仪表是利用容器内的液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的。它又可分为压力式物位仪表和差压式物位仪表。（四）声波式物位计是利用超声波在气体、液体或固体中的衰减程度、穿

3、透能力等各不相同的性质进行物位测量的。（五）电磁式物位仪表使物位的变化转换为一些电量的变化，通过测量这些电量的变化间接的测知物位。如电阻式（即电极式）、电容式和电感式物位仪表等。物位测量及变送（续）物位测量及变送（续）一、直读式物位仪表直读式物位仪表观察密闭容器里的液位简单、方便，但往往很不精确。二、浮力式液位计浮力式液位计是应用最早的一种液位测量仪表。它结构简单，造价低廉，维护也比较简单。随着变送方法的改造至今仍然为工业生产所广泛采用。例如现在生产的部分汽车采用此类油箱传感器。它是由浮子带动电位器，通过电位器阻值的变化达到显示油位的目的。1、浮标式液位计（1）原理浮标式液位计是一种恒浮力

4、式液位计。浮标式液位计的结构和工作原理示于图物位测量及变送（续）浮标式液位计（续）将浮标用绳索连接并悬挂在滑轮上，绳索的另一端挂有平衡重物，利用浮标所受的重力与浮力之差与平衡重物的拉力相平衡，保持浮标可以随动地停留在任一液面上。如果用F表示浮力；W表示浮标的重量；G表示平衡重物的重量，则上述平衡关系的数学式可表示为：W－F＝G当液位上升时，浮标所受的浮力F增加，则W－F＜G使原有的平衡关系被破坏，浮标沿着导轨向上移动，移动的同时浮力F下降，W－F又增加，直到W－F又重新等于G时，浮标将停留在新的液面上。反之亦然。因而实现了浮标对液面的跟踪。浮标式液位计（续）设计时应满足：浮标式液位计（续）

5、装导向杆的目的是在液面有泡沫或波动时，保证浮标垂直起落。浮标的位置通过钢丝绳和滑轮带动指针沿标尺上下移动，便可指示出液位的数值为使吃水线在浮子中央，应使：影响因素：绳重对浮子施加的载荷随液位而变，相当于在恒定的重锤重力G上附加了变动成分；摩擦阻力引起的误差最大，且与运动方向有关，无法修正，唯有加大浮子的定位力以减少其影响。浮子的定位力是指吃水线移动单位高度所引起的浮力增量，故得出定位力表达式：浮力式液位计（续）由上式可知：采用大直径的浮子能显著的增大定位力，这是减少摩擦阻力误差影响的最有效途径。大型储罐多使用钢带液位变送器，它是浮子液位计改进的结果。为了结构紧凑便于读数，将重锤改用弹簧代替

6、，浮子上的钢丝绳改用中间打孔的薄钢带代替。浮标式液位计（续）（2）钢带液位变送器：浮标式液位计（续）浮子经过钢带和滑轮，将升降动作传到钉轮。钉轮周边的钉状齿与钢带上的孔啮合，将钢带直线运动变为转动，由指针和滚轮计数器指示液位。在钉轮轴上再安装转角传感器或变送器，就不难实现液位的远传送。标准电流信号的和数字通信的浮子钢带液位变送器在应用中。为保证钢带张紧，绕过钉轮之后的钢带由收带轮收紧，其收紧力则由恒力弹簧提供。恒力弹簧在自由状态是卷紧在卷紧轴上的，受力反绕在轴8上以后，其恢复力f8始终保持常数，首端至尾端一样，因而有“恒力”之称。浮标式液位计（续）（3）浮顶罐：根据前面讲述，为了增大定位力

7、，一切恒浮力式液位计都尽量加大浮子直径，极限情况就是整个储罐上全被浮子所掩盖，这就形成浮顶罐。一般油罐为拱顶形式，为了进出油时空气能够流通，拱顶上有通气孔。但油品中的宝贵的轻质成分挥发之后，随空气排出，特别进出油时这种呼吸更强烈，损失很大。浮顶罐则是将罐顶做成中空的大活塞，漂浮在油面上，将油品与空气隔绝，有效防止挥发。浮标式液位计（续）罐壁1成为敞开形式，浮顶2内有隔板，形成多个独立舱室3，以免个别舱室漏泄而沉没，周围有