自动化技术与仪表 第三章检测仪表 第3.4节 物位检测仪表课件.ppt

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1、3.检测仪表第4节物位检测仪表1基本要求掌握物位的基本概念及物位检测的原理掌握物位检测的方法静压式物位计浮力式物位计：恒浮力法和变浮力法电气式物位计声学式物位计射线式物位计光学式、微波式、激光式、差压式液位变送器、称重式液罐计量仪掌握液位、料位、分界面检测的不同方法23.4.1概述物位在容器中液体介质的高低叫液位容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫料位两种密度不同的液体介质分界面的高低（界位）叫界面物位计测量液位的仪表叫液位计，测量料位的仪表叫料位计，测量分界面的高低（界位）的仪表叫界面计。上述三种仪表统称为物位计。物

2、位检测实际上就是料位、液位和界面的检测。物位检测的意义：确定容器内储存量。通过测量达到控制物位。3物位开关：在物位检测中，有时不需要对物位进行连续测量，只需要测量物位是否达到上限、下限或某个特定的位置，这种定点测量用的仪表被称为物位开关。一般用来监视、报警、输出控制信号。4常用的物位检测方法：物位检测总体上可分直接检测和间接检测两种方法直接测量法直接测量是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过标尺读出液位高度。下图所示的是玻璃管液位计。5间接检测由于测量状况及

3、条件复杂多样，因而往往采用间接测量，即将液位信号转化为其它相关信号进行测量，如：静压式物位计浮力式物位计：恒浮力法和变浮力法电气式物位计声学式物位计射线式物位计另外还有：光学式、微波式、激光式、光纤维式等等。6检测原理:基于力学原理基于相对变化原理基于某强度性物理量随物位的升高而增加原理73.4.2静压式液位计1.检测原理容器中某点的静压力和容器内物位的高度有关：ρ为介质密度，H为液柱高度AB8若液体上方的自由空间为大气压力p0,则根据静力学原理，有因此要知道液位，需要测出压力容器下部某些与上部自由空间之间的压力差(

4、或压力)。为此要用差压(或压力)传感器。AB9静压式液位计静压式液位变送器102.实现方法测量开口容器液位高度的三种压力式液位计。压力表式液位计(b)法兰式液位变送器(c)吹气式液位计（单法兰式液位变送器）112.实现方法(d)差压液位变送器原理图（双法兰式液位变送器）对于密闭容器中的液位测量，除可应用上述三种液位计外，还可用差压法进行测量，它可在测量过程中消除液面上部气压及气压波动对示值的影响，下图示出差压式液位计测量原理。12法兰式差压变送器测量液位示意图1—法兰式测量头；2—毛细管；3—变送器为了解决测量具有腐

5、蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器，如下图所示。133.量程迁移和零点迁移零点迁移量程迁移143.量程迁移与零点迁移(1)无迁移:取压点与液位零面在同一水平面差压传感器测量液位原理图设被测介质的密度为ρ，容器顶部气相压力为pA，pB是液位零面的压力，p1、p2是取压口的压力，根据静力学原理可得因此，差压变送器正负压室的压力差为液位测量问题就转化为差压测量问题了。15差压传感器测量液位原理图但是，当液位零面与检测仪表的取压口不在

6、同一水平高度时，会产生附加的静压误差。这就需要调整变送器的零点，使其在只受到附加静压时输出为零，该方法称为“量程迁移”，实质上是“零点迁移”。3.量程迁移与零点迁移(1)无迁移:取压点与液位零面在同一水平面16液位测量的负迁移差压变送器的正、负压室之间就需要装隔离罐，如果隔离液的密度为ρ1(ρ1>ρ)，则(2)负迁移:介质有腐蚀性时因为：所以：17当h=0时，ΔP=（h0-h1）ρ1g<0，所以称为负迁移;它作用在负压室上。将上式变为：为了使液位的满量程和起始值仍能与差压变送器的输出上限和下限相对应，就必须克服固定差

7、压ρ1g（h1-h0）的影响，采用零点迁移就可实现。量程迁移调整后，差压式液位计的测量范围调整为-(h1-h0)ρ1g～[hmaxρg-(h1-h0)ρ1g]迁移后，差压式液位计的量程为：hmaxρg18迁移弹簧改变变送器的零点。迁移同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，它不改变量程的大小。迁移实现方法19液位测量的正迁移差压变送器上测得的差压为(3)正迁移:取压口低于容器底部因为：所以：20当h=0时，ΔP=h0ρg由于h0ρg作用在正压室上，由于ρgh0〉0，所以称为正迁移。h0ρg称之为正迁移量。

8、迁移后，差压式液位计的测量范围调整为h0ρg～（h0ρg+hmaxρg）。迁移后，差压式液位计的量程为：hmaxρg21正负迁移示意图正迁移示意图举例某差压变送器的测量范围为0～5000Pa，当压差由0变化到5000Pa时，变送器的输出将由4mA变化到20mA，这是无迁移的情况，如左图中曲线a所示。负迁移如曲线b所示，正迁移如曲线c所示。22例