1、化学工业出版社化学工业出版社 n 化工仪表及自动化化工仪表及自动化第四章第四章 物位检测物位检测化学工业出版社化学工业出版社 n 内容提要内容提要n 物位检测的意义及主要类型物位检测的意义及主要类型n 压差式液位计压差式液位计n工作原理工作原理n零点迁移问题零点迁移问题n用法兰式差压变送器测量液位用法兰式差压变送器测量液位n 其他物位计其他物位计n电容式物位计电容式物位计n核辐射物位计核辐射物位计n雷达式液位计雷达式液位计n称重式液罐计量仪称重式液罐计量仪1化学工业出版社化学工业出版社 n 第一节第一节 物位检测的意义及主要类型物位检测的意义及主要类型2液位 料位液位计 料位计 界面计直读式物
2、位仪表 差压式物位仪表浮力式物位仪表 电磁式物位仪表核辐射式物位仪表 声波式物位仪表光学式物位仪表化学工业出版社化学工业出版社 n 第二节第二节 差压式液位计差压式液位计gHppAB将差压变送器的一端接液相，另一端接气相gHpppAB因此3n 一、工作原理一、工作原理图4-1 差压式液位计原理图化学工业出版社化学工业出版社 n 第二节第二节 差压式液位计差压式液位计 当用差压式液位计来测量液位时,若被测容器是敞口的,气相压力为大气压,则差压计的负压室通大气就可以了,这时也可以用压力计来直接测量液位的高低。若容器是受压的,则需将差压计的负压室与容器的气相相连接。以平衡气相压力 pA的静压作用。结
3、论4化学工业出版社化学工业出版社 n 第二节第二节 差压式液位计差压式液位计5n 二、二、零点迁移问题零点迁移问题gHp在使用差压变送器测量液位时，一般来说01211pgHghp0222pghp实际应用中，正、负室压力p1、p2分别为ghghgHpp2221121ghhgHp2121则图4-2 负迁移示意图化学工业出版社化学工业出版社 n 第二节第二节 差压式液位计差压式液位计 改变变送器的零点。都是使变送器输出的起始值与被测量起始点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移量则比较大。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。6化学工业出版社化学工业出版社 n
4、 第二节第二节 差压式液位计差压式液位计图4-3 正负迁移示意图图4-4 正迁移示意图 某差压变送器的测量范围为05000Pa，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。7一般型号后面加一般型号后面加“A”A”的为正的为正迁移；加迁移；加“B”B”的为负迁移。的为负迁移。化学工业出版社化学工业出版社 n 第二节第二节 差压式液位计差压式液位计n 三、用法兰式差压变送器测量液位三、用法兰式差压变送器测量液位 单法兰式单法兰式 双法兰式双法兰式 8 为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度
5、大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使用法兰式差压变送器，如下图所示。图4-5 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变送器化学工业出版社化学工业出版社 n 第二节第二节 差压式液位计差压式液位计图4-6 单法兰插入式差压变送器1挡板；2喷嘴；3弹簧；4反馈波纹管；5主杠杆；6密封片；7壳体；8连杆；9插入筒；10膜盒图4-7 双法兰式差压变送器1挡板；2喷嘴；3杠杆；4反馈波纹管；5密封片；6插入式法兰；7负压室；8测量波纹管；9正压室；10硅油；11毛细管；12密封环；13膜片；14平法兰9化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节第三节 其他物位计其他
6、物位计n 一、电容式物位计一、电容式物位计图4-8 电容器的组成1内电极；2外电极dDLCln210 通过测量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同液体的分界面。化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节第三节 其他物位计其他物位计4-9 非导电介质的液位测量1内电极；2外电极；3绝缘套；4流通小孔dDLCln200当液位为零时，仪表调整零点，其零点的电容为 对非导电介质液位测量的电容式液位传感器原理如下图所示。dDHLdDHCln2ln20当液位上升为H时，电容量变为HKdDHCCCiXln200电容量的变化为11化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节第三节 其他物位计其他物位计 电容
7、量的变化与液位高度H成正比。该法是利用被测介质的介电系数与空气介电系数0不等的原理进行工作，（-0）值越大，仪表越灵敏。电容器两极间的距离越小，仪表越灵敏。12化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节第三节 其他物位计其他物位计 用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间磨损较大，容易“滞留”，可用电极棒及容器壁组成电容器的两极来测量非导电固体料位。左图所示为用金属电极棒插入容器来测左图所示为用金属电极棒插入容器来测量料位的示意图。量料位的示意图。dDHCXln20电容量变化与料位升降的关系为电容量变化与料位升降的关系为131金属电极棒；2容器壁图4-10 料位检测化学工业出版社化
8、学工业出版社 n 第三节第三节 其他物位计其他物位计 电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。需借助较复杂的电子线路。需借助较复杂的电子线路。应注意介质浓度、温度变化时，其介电系数也要应注意介质浓度、温度变化时，其介电系数也要发生变化这种情况。发生变化这种情况。14化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节第三节 其他物位计其他物位计n 二、核辐射物位计二、核辐射物位计HeII0 射线的透射强度随着，具体关系见式（4-9）。（4-94-9）图4-10 核辐射物位计示意图1辐射源；2接受器适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态
9、的介质的物位测量，还可以测量高温融熔金属的液位。可在高温、烟雾等环境下工作。但由于放射线对人体有害，使用范围受到一些限制。15化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节第三节 其他物位计其他物位计n 三、雷达式液位计三、雷达式液位计 雷达式液位计是一种采用微波技术的液位检测仪表。可以用来连续测量腐蚀性液体、高黏度液体和有毒液体的液位。它没有可动部件、不接触介质、没有测量盲区,而且测量精度几乎不受被测介质的温度、压力、相对介电常数的影响,在易燃易爆等恶劣工况下仍能应用。16化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节第三节 其他物位计其他物位计图4-12 雷达式液位计示意图cHt02 雷达波由天线发出
10、到接收到由液面来的反射波的时间t由下式确定 0HLH由于tcLH2故 雷达探测器对时间的测量有微波脉冲法及连续波调频雷达探测器对时间的测量有微波脉冲法及连续波调频法两种方式。法两种方式。17化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节第三节 其他物位计其他物位计图4-13 微波脉冲法原理示意图要使用导波管？要使用导波管？18化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节第三节 其他物位计其他物位计n 四、称重式液罐计量仪四、称重式液罐计量仪既能将既能将，又能反映出罐中，又能反映出罐中。gHpp12由于21121MgLLApp杠杆平衡时（3-64）HKHMLAL112代入（3-64）（3-65）HAM0A
11、MH0如果液罐是均匀截面（3-66）（3-67）19化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节第三节 其他物位计其他物位计图4-14 称重式液罐计量仪1下波纹管；2上波纹管；3液相引压管；4气相引压管；5砝码；6丝杠；7可逆电机；8编码盘；9发讯器02MKLiAMLAAKKi11式中如果液罐的横截面积A为常数，得将式（3-67）代入式（3-65），得02MAKL（3-68）20化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析1.1.某贮罐内的压力变化范围为某贮罐内的压力变化范围为1215MPa，要求远传显，要求远传显示，试选择一台示，试选择一台DDZ-型压力变送器型压力变送器 (包括准确度等包
12、括准确度等级和量程级和量程)。如果压力由。如果压力由12MPa变化到变化到15MPa，问这时，问这时压力变送器的输出变化了多少压力变送器的输出变化了多少?如果附加迁移机构如果附加迁移机构,问是问是否可以提高仪表的准确度和灵敏度否可以提高仪表的准确度和灵敏度?试举例说明之。试举例说明之。解：解：如果已知某厂生产的 DDZ-型压力变送器的规格有：010，16，25，60，100（MPa）精度等级均为0.5级。输出信号范围为010mA。21化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析MPa5.222315 由已知条件，最高压力为15MPa，若贮罐内的压力是比较平稳的，取压力变送器的测量上限为
13、MPa125.0%5.020 若选择测量范围为025MPa、准确度等级为0.5级,这时允许的最大绝对误差为mA8.4102512 由于变送器的测量范围为025MPa，输出信号范围为010mA,故压力为12MPa时,输出电流信号为22化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析mA6102515压力为15MPa时，输出电流信号为 这就是说,当贮罐内的压力由12MPa变化到15MPa时,变送器的输出电流只变化了1.2mA。在用差压变送器来测量液位时，由于在液位H=0时,差压变送器的输入差压信号p并不一定等于0，故要考虑零点的迁移。实际上迁移问题不仅在液位测量中遇到，在其他参数的测量中也可能遇
14、到。加上迁移机构，可以改变测量的起始点，提高仪表的灵敏度(只不过这时仪表量程也要作相应改变)。23化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析mA125.310723712 由本例题可知，如果确定正迁移量为7MPa，则变送器的量程规格可选为16MPa。那么此时变送器的实际测量范围为723MPa，即输入压力为7MPa时，输出电流为0mA；输入压力为23MPa时，输出电流为10mA。这时如果输入压力为12MPa，则输出电流为 mA510723715输入压力为15MPa时,输出电流为24化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析 由此可知，当输入压力由12MPa变化到15MPa时，输出
15、电流变化了1.875mA，比不带迁移机构的变送器灵敏度提高了。变送器的准确度等级仍为0.5级，此时仪表的最大允许绝对误差为(23-7)0.5%=0.08MPa，所以，由于加了迁移机构，使仪表的测量误差减少了。25化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析图4-15 法兰式差压变送器测液位262.2.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位,如图如图4-154-15所所示。已知被测液位的变化范围为示。已知被测液位的变化范围为0 03m,3m,被测介质密度被测介质密度=900kg/m=900kg/m3 3,毛细管内工作介质密度毛细管内工作介质密度0
16、0=950kg/m=950kg/m3 3。变送器的。变送器的安装尺寸为安装尺寸为 h h1 1=1m,h=1m,h2 2=4m=4m。求变送器的测量范围。求变送器的测量范围,并判断零点并判断零点迁移方向迁移方向,计算迁移量计算迁移量,当法兰式差压变送器的安装位置升高或当法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时降低时,问对测量有何影响问对测量有何影响?化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析PagHp2648781.99003max解：解：当不考虑迁移量时,变送器的测量范围应根据液位的最大变化范围来计算。液位为3m时,其压差为 2121/11skgmmNPa 这里值得一提的是压力单位Pa
17、用SI基本单位时就相当于m-1kgs-2，即27化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析 所以液柱压力用Hg计算时,只要H用m,用kg/m3，g用m/s2为单位时,相乘结果的单位就是Pa。上述计算结果pmax为26.487kPa,经过圆整后,测量范围可选030kPa。ghgHpp0101 根据图示,当液位高度为H时,差压变送器正压室所受的压力p1为 ghhpp01202负压室所受的压力p2为28化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析因此，差压变送器所受的压差为ghgHppp0221 由上式可知,该差压变送器应进行负迁移,其迁移量为 h20g。当差压变送器安装的高度改变时,
18、只要两个取压法兰间的尺寸h2不变,其迁移量是不变的。29化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析3.用单法兰电动差压变送器来测量敞口罐中硫酸的密度,利用溢流来保持罐内液位H恒为1m。如图4-16所示。已知差压变送器的输出信号为010mA,硫酸的最小和最大密度分别为min=1.32(g/cm3),max=1.82(g/cm3)图4-16 流体密度测量示意图min=1.32(g/cm3),max=1.82(g/cm3)要求:(1)计算差压变送器的测量范围；(2)如加迁移装置,请计算迁移量；(3)如不加迁移装置,可在负压侧加装水恒压器(如图中虚线所示)，以抵消正压室附加压力的影响,请计算出
19、水恒压器所需高度h。30化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析gHpmax解：解：（1）若不考虑零点迁移,那么就要以max来计算差压变送器的测量范围。当=max=1.82g/cm3时,差压变送器所承受的差压为Pap410785.181.918201将H=1m,max=1820kg/m3，g=9.81m/s2代入上式,得 mAI925.81010210785.144max 如果选择差压变送器的测量范围为02104Pa,则当=max=1.82g/cm3时,对应的变送器输出为 31化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析Pap410295.181.913201当=min=1.3
20、2g/cm3时,其差压为mAI475.61010210295.144min这时差压变送器的输出为 由上可知，当硫酸密度由最小值变化到最大值时，输出电流由6.475mA变化到8.925mA，仅变化了2.45mA，灵敏度是很低的。32化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析 （2）为了提高灵敏度，可以考虑进行零点迁移，提高测量的起始点。考虑到=max时，这时所对应的压差仍为1.785104Pa，所以在提高测量起始点的同时，测量上限却可以不改变，这样一来，实际量程压缩了。当=min=1.32g/cm3时,pmin=1.295104Pa。因此可以选择迁移量为1104Pa,测量范围为11042
21、104Pa的差压变送器。这时,若=min时,变送器的输出为 mAI95.2101012101295.144min33化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析当=max时,变送器的输出为mAI85.7101012101785.144max 这时由min变到max时,输出电流由2.95mA变为7.85mA,变化了4.9mA,大大提高了仪表的灵敏度。34化学工业出版社化学工业出版社 n 例题分析例题分析Pagh4101 （3）如果不加迁移装置，而在负压侧加装水恒压器，而迁移量仍为1104Pa，根据 mh02.181.910110134以水的密度=1000kg/m3代入,得 35化学工业出版
22、社化学工业出版社 n 激励学生学习的名言格言激励学生学习的名言格言220、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。221、世界会向那些有目标和远见的人让路（冯两努香港著名推销商）222、绊脚石乃是进身之阶。223、销售世界上第一号的产品不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能脚踏实地地迈一步。225、积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。226、人之所以有一张嘴，而有两只耳朵，原因是听的要比说的多一倍。227、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。228、有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终
23、归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。229、以诚感人者，人亦诚而应。230、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患。231、出门走好路，出口说好话，出手做好事。232、旁观者的姓名永远爬不到比赛的计分板上。233、怠惰是贫穷的制造厂。234、莫找借口失败，只找理由成功。（不为失败找理由，要为成功找方法）235、如果我们想要更多的玫瑰花，就必须种植更多的玫瑰树。236、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。237、世上没有绝望的处境，只有对处境绝望的人。238、回避现实的人，未来将更不理想。239、当你
24、感到悲哀痛苦时，最好是去学些什么东西。学习会使你永远立于不败之地。240、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴们都睡着的时候，一步步艰辛地向上爬241、世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力。242、坚韧是成功的一大要素，只要在门上敲得够久、够大声，终会把人唤醒的。243、人之所以能，是相信能。244、没有口水与汗水，就没有成功的泪水。245、一个有信念者所开发出的力量，大于99个只有兴趣者。246、环境不会改变，解决之道在于改变自己。247、两粒种子，一片森林。248、每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。249、如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。250、大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。
