1、项目三项目三 物位仪表检修物位仪表检修技能目标技能目标知识目标知识目标素质目标素质目标1.可以对常见可以对常见的液位仪表进行的液位仪表进行安装、拆卸及校安装、拆卸及校验。验。2.熟练掌握液熟练掌握液位仪表定检、检位仪表定检、检修规程。修规程。3具有一定的具有一定的液位检测仪表的液位检测仪表的故障判断能力及故障判断能力及处理能力。处理能力。1.1.掌握液位掌握液位仪表的常见类型仪表的常见类型及工作原理。及工作原理。2.2.掌握液位仪掌握液位仪表的检修及校验表的检修及校验的基础知识。的基础知识。3.3.掌握液位仪掌握液位仪表的故障现象及表的故障现象及原因。原因。1.1.认识到液位认识到液位仪表检测
2、对于生仪表检测对于生产的重要性。产的重要性。2.2.能够建立岗能够建立岗位之间合作的工位之间合作的工作态度。作态度。3.3.认识到仪表认识到仪表工安全、迅速、工安全、迅速、准确处理液位仪准确处理液位仪表故障对于化工表故障对于化工生产的重要意义生产的重要意义。物位检测仪表物位检测仪表3.13.1概述概述3.1.13.1.1物位测量的内容及意义物位测量的内容及意义物位：物料的位置和高度，包括物位：物料的位置和高度，包括液位、界位和料位液位、界位和料位。液位：气液分界面高度；液位：气液分界面高度；界位：两种液体的分界面高度；界位：两种液体的分界面高度；料位：固液（气）分界面高度。料位：固液（气）分界
3、面高度。物位测量目的：一是用于确定物料的体积或质量，保证原料物位测量目的：一是用于确定物料的体积或质量，保证原料供给，或进行供给，或进行经济核算经济核算；二是调节流入与流出物料的平衡，；二是调节流入与流出物料的平衡，保证产品的质量、产量和生产安全保证产品的质量、产量和生产安全。n 3.1.23.1.2物位检测方法及仪表分类物位检测方法及仪表分类1按工作原理分类（1 1）直读式液位仪表）直读式液位仪表 连通器原理连通器原理，有玻璃管式、玻璃板液位计等。，有玻璃管式、玻璃板液位计等。（2 2）浮力式物位仪表）浮力式物位仪表 浮力原理浮力原理，有恒浮力式和变浮力式两种。，有恒浮力式和变浮力式两种。（
4、3 3）静压式物位仪表）静压式物位仪表 流体静力学原理。流体静力学原理。（4 4）电气式物位仪表）电气式物位仪表 将物位的变化转换为将物位的变化转换为电量检测电量检测。（5 5）反射式物位仪表）反射式物位仪表 利用超声波、微波反射信号行程利用超声波、微波反射信号行程间接测量间接测量液位。液位。（6 6）射线式物位检测）射线式物位检测 利用利用射线在被测介质中的吸收程度射线在被测介质中的吸收程度。2按传感器与被测介质是否接触分类（1 1）接触式物位仪表）接触式物位仪表 如直读式、浮力式、静压式、电容式等。如直读式、浮力式、静压式、电容式等。（2 2）非接触式物位仪表）非接触式物位仪表 如雷达式、
5、超声波式、射线式等。如雷达式、超声波式、射线式等。直读式液位计直读式液位计3.2.13.2.1玻璃管液位计玻璃管液位计n 图图3.1 3.1 玻璃管液位计玻璃管液位计 n 1 1、5-5-连通阀；连通阀；2-2-标尺；标尺；33玻璃管；玻璃管；44密封填料；密封填料；66排污阀；排污阀；7-7-防溢钢球；防溢钢球；8 8、10-10-连接法兰；连接法兰；9-9-压盖压盖原理：连通器原理。1=2，则h1=h2.量程3001200mm，工作压力1.6MPa，耐温400C。ghgh2211锅炉内的实际液位和玻璃管液位计液位相同吗？锅炉内的实际液位和玻璃管液位计液位相同吗？3.2.2 3.2.2 玻璃
6、板液位计玻璃板液位计图3.2 玻璃板液位计1液罐；2连通阀；3-玻璃板；4-金属压框；5-排污阀；6-连通阀结构：由厚钢化玻璃板、金属压框和连通阀构成。玻璃板液位计的长度为5001700mm，最大耐压为5MPa，耐温400C。透光式玻璃板液位计：液体处在两块玻璃板之间。缺点是液体粘附玻璃，不宜看清真实液位。折光式玻璃板液位计：液体处在金属框与棱形玻璃板之间。原理：由于玻璃板对气、液的折光率不同，液相看起来是暗的，气相部分亮，气液界面明显。3.2.3 3.2.3 双色水位计双色水位计图3.3 双色水位计结构和工作原理示意图1-上侧连通管；2-加热用蒸汽进汽管；3-水位计钢座；4-加热室；5-测量
7、室；6-加热蒸汽出口管；7-下侧连通管；8-光源；9-毛玻璃；10-红色滤光玻璃；11-绿色滤光玻璃；12-组合透镜；13-光学玻璃板；14-垫片；15-云母片；16-保护罩；17-观察窗测量高压锅炉汽包水位时，汽水显示亮度相同，玻璃板有污垢时不易判断水位。测量高压锅炉汽包水位时，汽水显示亮度相同，玻璃板有污垢时不易判断水位。n 结构：光源的白光经红、绿滤光玻璃后成为红、绿混合光，结构：光源的白光经红、绿滤光玻璃后成为红、绿混合光，再经透镜分光形成红、绿两股光束以不同角度射入测量室。再经透镜分光形成红、绿两股光束以不同角度射入测量室。n 原理：在测量室汽相部分，蒸汽对红、绿光折射率都很小，原理
8、：在测量室汽相部分，蒸汽对红、绿光折射率都很小，红光直射到观察窗口，而绿光偏离窗口。所以在观察窗看红光直射到观察窗口，而绿光偏离窗口。所以在观察窗看到水位计中蒸汽呈红色。到水位计中蒸汽呈红色。n 测量室液相部分形成一段水棱镜。水中绿光折射率比红光测量室液相部分形成一段水棱镜。水中绿光折射率比红光大，使绿光折射后正好射到观察窗口、红光折射后偏离观大，使绿光折射后正好射到观察窗口、红光折射后偏离观察窗口。因而在观察窗看到的水呈绿色。察窗口。因而在观察窗看到的水呈绿色。n 特点：显示醒目、便于观察。工作压力特点：显示醒目、便于观察。工作压力4-22MPa4-22MPa，工作温，工作温度度3000，差
9、压变送器受附加正差压作用，需进行正迁移，迁移量：当H=0时，P0，差压变送器受附加正差压作用，需进行正迁移，迁移量：正、负迁移的实质是同时改变量程的上、下限，而不改变量程的大小。(a)无迁移 (b)正迁移 (c)负迁移图3.15 差压式液位计的应用n 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 负迁移示意图图 正负迁移示意图图 正迁移示意图 某差压变送器的测量范某差压变送器的测量范围为围为0 050005000Pa，当压差由，当压差由0 0
10、变化到变化到50005000Pa时，变送器时，变送器的输出将由的输出将由4 4mA变化到变化到2020mA，这是无迁移的情况，这是无迁移的情况，如左图中曲线如左图中曲线a所示。负迁所示。负迁移如曲线移如曲线b所示，正迁移如所示，正迁移如曲线曲线c所示。所示。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。n【例【例3.3】用变送器测量某容器的液位】用变送器测量某容器的液位,如图如图3.14所示。已所示。已知被测液位的变化范围知被测液位的变化范围H为为05m,被测介质密度被测介质密度1=800kg/m3,毛细管内工作介质密度毛细管内工作介质密度
11、2=900kg/m3。变。变送器的安装尺寸为送器的安装尺寸为 h1=2m,h2=8m。求变送器的量程范。求变送器的量程范围围,并判断零点迁移方向并判断零点迁移方向,计算迁移量。计算迁移量。变送器的测量范围是液位变化范围内变送器的压力变化变送器的测量范围是液位变化范围内变送器的压力变化变送器正压室的压力：变送器正压室的压力：变送器负压室的压力：变送器负压室的压力：所以正负压室的压力差为：所以正负压室的压力差为：当当H=0时，因为时，因为 所以变送器是负迁移，迁移量是所以变送器是负迁移，迁移量是529200Pa。答：变送器的测量范围是答：变送器的测量范围是039200Pa，是负迁移，迁移量是，是负
12、迁移，迁移量是52920Pa。max1max800 5 9.839200pHgPa 012 1ppHgh g022pph g1221()pppHghh g 例题例题n 差压变送器的量程是差压变送器的量程是0-60KPa，变送器在液位零点取压，变送器在液位零点取压口下方口下方2米处（米处（h=2m），导压管内介质的密度是），导压管内介质的密度是0.9103kg/m3,判断零点迁移方向，计算迁移量，并计判断零点迁移方向，计算迁移量，并计算变送器工作时的实际量程范围是多少？算变送器工作时的实际量程范围是多少？3.4.3 3.4.3 法兰式差压变送器测量液位法兰式差压变送器测量液位 如果被测介质易凝、
13、易结晶或有腐蚀性，为避免导压管阻塞与腐蚀，可如果被测介质易凝、易结晶或有腐蚀性，为避免导压管阻塞与腐蚀，可采用法兰式差压变送器。采用法兰式差压变送器。图3.17 用法兰式差压变送器测量液位 法兰式差压变送器的敏感元件是金属膜盒，经毛细管与变送器的测量法兰式差压变送器的敏感元件是金属膜盒，经毛细管与变送器的测量室相通。由膜盒、毛细管、测量室组成的封闭系统内充有硅油，通过硅油室相通。由膜盒、毛细管、测量室组成的封闭系统内充有硅油，通过硅油传递压力，省去引压导管，安装也比较方便，解决了导管的腐蚀和阻塞问传递压力，省去引压导管，安装也比较方便，解决了导管的腐蚀和阻塞问题。题。n 用法兰式差压变送器测量
14、液位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 图 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变送器选择原则如下：选择原则如下：单平法兰式：用于易凝固、强腐蚀介质的液位测量。单平法兰式：用于易凝固、强腐蚀介质的液位测量。插入式法兰：插入容器内部，适合于检测高粘度、易沉淀或插入式法兰：插入容器内部，适合于检测高粘度、易沉淀或结晶介质。结晶介质。双法兰式：被测介质腐蚀性较强、负压室又无法选用适用的双法兰式：被测介质腐蚀性较强、负压室又无法选用适用的隔离液时。隔离液时。n 用一台双法兰差压变送器测量某容器的液位，如图所示。用一台双法兰差压变送器测量某容器的液位，如
15、图所示。已知被测液位的变化范围已知被测液位的变化范围H为为04m，被测介质密度，被测介质密度=900kg/m3，毛细管内工作介质密度，毛细管内工作介质密度0=1000kg/m3。变送器的安装尺寸为变送器的安装尺寸为 h1=1m，h2=5m。求变送器的测量。求变送器的测量范围，并判断零点迁移方向，计算迁移量，当双法兰差压范围，并判断零点迁移方向，计算迁移量，当双法兰差压变送器的安装位置升高或降低时，问对测量有何影响变送器的安装位置升高或降低时，问对测量有何影响?变送器的测量范围是液位变化范围内变送器的压力变化变送器的测量范围是液位变化范围内变送器的压力变化变送器正压室的压力：变送器正压室的压力：
16、变送器变送器fu压室的压力：压室的压力：所以正负压室的压力差为：所以正负压室的压力差为：当当H=0时，时，因为所以变送器是负迁移，迁移量是因为所以变送器是负迁移，迁移量是49000Pa。当差压变送器安装的高度改变时当差压变送器安装的高度改变时,只要两个取压法兰间的尺寸只要两个取压法兰间的尺寸h2不变，其迁移量是不变的。不变，其迁移量是不变的。maxmax900 4 9.835280pHgPa 00 1ppHgh g0021()pphh g21000 5 9.849000ph gPa 02pppHgh g 3.4.4 3.4.4 吹气法测量液位吹气法测量液位 适合于测量具有强腐蚀、高粘度或含有悬
17、浮颗粒介质。适合于测量具有强腐蚀、高粘度或含有悬浮颗粒介质。图图3.19 3.19 吹气式液位计吹气式液位计11过滤器；过滤器；22减压阀；减压阀；33节流元件；节流元件；44流量计；流量计；55吹气管；吹气管；66压力表或压力变送器压力表或压力变送器 原理：压缩空气经过滤器原理：压缩空气经过滤器1 1、减压阀、减压阀2 2、节流元件（调节阀）、节流元件（调节阀）3 3、转子、转子流量计流量计4 4，最后由导管的下端逸出时。忽略导管，最后由导管的下端逸出时。忽略导管5 5中气体的摩阻，导压管中气体的摩阻，导压管内气体压力与导管下端出口处的液体静压力（又称液封压力）内气体压力与导管下端出口处的液
18、体静压力（又称液封压力）相等。由压力计相等。由压力计6 6显示的压显示的压力即可反映出液位的高度力即可反映出液位的高度。ghP 节流元件节流元件3 3作用，气源流量恒定（满足作用，气源流量恒定（满足p p2 0.5282 0.528p p1 1）。）。克服气流摩阻影响：采用间断测量法，在暂时停气时进行读数。克服气流摩阻影响：采用间断测量法，在暂时停气时进行读数。3.4.5 3.4.5 投入式液位变送器投入式液位变送器结构：扩散硅式传感器位于导气电缆的底端，被安置到罐底，结构：扩散硅式传感器位于导气电缆的底端，被安置到罐底，将将承受的液相压力、气相压力通过中空的导气电缆，传递到传感器上。承受的液
19、相压力、气相压力通过中空的导气电缆，传递到传感器上。特点：便于安装、使用方便等优点。特点：便于安装、使用方便等优点。引压导管应按最短距离敷设，总长度不应超过引压导管应按最短距离敷设，总长度不应超过5050米。管线米。管线的弯曲处应该是均匀的圆角。的弯曲处应该是均匀的圆角。引压管路水平安装时，应该保持不小于引压管路水平安装时，应该保持不小于1 1：1010的倾斜度，的倾斜度，并加装集气、凝液收集器和沉淀器等，并定期排出。并加装集气、凝液收集器和沉淀器等，并定期排出。引压导管要注意保温、防冻。引压导管要注意保温、防冻。对有腐蚀作用的介质，应加装充有中性隔离液的隔离罐。对有腐蚀作用的介质，应加装充有
20、中性隔离液的隔离罐。在测量锅炉汽包水位时，则应加装冷凝罐。在测量锅炉汽包水位时，则应加装冷凝罐。3.4.6.3.4.6.静压式液位计的安装静压式液位计的安装(1)(1)引压导管的安装引压导管的安装全部引压管路应保持密封，而无泄漏现象。全部引压管路应保持密封，而无泄漏现象。引压管路中应装有必要的切断、冲洗、排污等所引压管路中应装有必要的切断、冲洗、排污等所需要的阀门，安装前必须将管线清理干净。需要的阀门，安装前必须将管线清理干净。（2）变送器的安装）变送器的安装 差压（压力变送器）的安装环境条件（例如温差压（压力变送器）的安装环境条件（例如温度、湿度、腐蚀性、振动等）应该符合仪表而定度、湿度、腐
21、蚀性、振动等）应该符合仪表而定的工作条件，否则，应该采取相应的预防措施。的工作条件，否则，应该采取相应的预防措施。H两极板的长度；两极板的长度；两极板中间介质的介电常数；两极板中间介质的介电常数；d d圆筒形外电极的内径；圆筒形外电极的内径；D D圆筒形内电极的外径。圆筒形内电极的外径。图3.21 圆柱型电容器1内极板；2-被测介质；3-外极板3.5 3.5 电容式物位计电容式物位计 3.5.1 测量原理测量原理 电容式物位传感器的电容量)/ln(2dDHC3.5.2 3.5.2 电容式物位计的测量方式电容式物位计的测量方式1 1测量非导电介质液位测量非导电介质液位 电容传感器外电极2上有孔，
22、使介质能流进电极之间。利用被测液体作电极间绝缘介质。H=0时dDHC/ln002 0空气介电常数；H0时0002CCC /ln)(dDhC为被测液体的介电系数。电容量的增量C液位高度h成正比。图3.22 非导电介质的液位测量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，其当液位为零时，仪表调整零点，其零点的电容为零点的电容为 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。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
23、变化为 电容量的变化与液位高度电容量的变化与液位高度H成正比。该法是利用被成正比。该法是利用被测介质的介电系数测介质的介电系数与空气介电系数与空气介电系数0 0不等的原理进不等的原理进行工作，（行工作，（-0 0）值越大，仪表越灵敏。电容器两）值越大，仪表越灵敏。电容器两极间的距离越小，仪表越灵敏。极间的距离越小，仪表越灵敏。2 2测量导电介质的液位测量导电介质的液位为防止内、外电极被导电的液体短路，内电极加一绝缘层，导电液体作为外电极。传感器电容量：hdDCx/ln2绝缘层介电常数；在测量粘性导电介质时，介质沾染电极，产生“虚假液位”。选用和被测介质亲和力较小的套管材料。采用隔离型电极 图3
24、.23 导电介质液位测量原理3.3.测量固体颗粒料位测量固体颗粒料位通常采用一根金属电极棒与金属容器壁构成电容器的两电极。传感器电容量：hdDCX/ln)(200为固体物料的介电常数；D0为容器的内径。图3.25 测量非导电固体颗粒料位原理左图所示为用金属电极棒插入容器来测量料位的示意图。左图所示为用金属电极棒插入容器来测量料位的示意图。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。n 6 雷达
25、式液位计雷达式液位计 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。362雷达液位计的系统构成雷达液位计的系统构成n 雷达液位计由变送器和显示器组成，变送器安装在设备雷达液位计由变送器和显示器组成，变送器安装在设备顶部，由电子部件、波导连接器、安装法兰及喇叭形天线顶部，由电子部件、波导连接器、安装法兰及喇叭形天线组成。由振荡器产生组成。由振荡器产生10GHz的高频振荡，经调制器线性调的高频振荡，经调制器线
26、性调制电压调制后，以等幅振荡的形式，通过耦合器及定向通制电压调制后，以等幅振荡的形式，通过耦合器及定向通路器，由喇叭形天线向被测液面发射，经液面反射回来又路器，由喇叭形天线向被测液面发射，经液面反射回来又被天线接收。回波通过定向通路器送入混频电路，混频电被天线接收。回波通过定向通路器送入混频电路，混频电路接受到发射波、回波信号后产生差频信号。差频信号通路接受到发射波、回波信号后产生差频信号。差频信号通过差频放大器放大，经过差频放大器放大，经AD转换后送到计算装置进行频转换后送到计算装置进行频谱分析，并通过频差和时差计算出液位高度，并由显示单谱分析，并通过频差和时差计算出液位高度，并由显示单元显
27、示出来。元显示出来。图 雷达式液位计示意图cHt02 雷达波由天线发出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。363雷达液位计的安装与应用雷达液位计的安装与应用1雷达液位计的特点雷达液位计的特点 在化工、石化等领域，被测介质普遍存在高温、高压、强在化工、石化等领域，被测介质普遍存在高温、高压、强腐蚀等复杂工况，对测量仪表腐蚀等复杂工况，对测量仪表的防爆要求较高。雷达式液位计采用非接触式测量方法，决的防爆要求较高。雷达式液位计采用非接触式测量方法，决定
28、了其具有以下优势。定了其具有以下优势。雷达液位计不与被测介质接触，且受气相介质性质、温雷达液位计不与被测介质接触，且受气相介质性质、温度、压力的影响很小。度、压力的影响很小。雷达液位计具有故障报警及自诊断功能，维护方便，操雷达液位计具有故障报警及自诊断功能，维护方便，操作简单。作简单。非接触式测量，方向性好，传输损耗小，可测介质多，非接触式测量，方向性好，传输损耗小，可测介质多，使用范围广。使用范围广。雷达液位计可直接安装到罐顶部入孔、采光孔处，不用雷达液位计可直接安装到罐顶部入孔、采光孔处，不用开孔施工，方便技术改造。开孔施工，方便技术改造。2.雷达式液位计的安装雷达式液位计的安装 (1)定
29、位。不可安装于进出料口的上方，建议距离为由罐内定位。不可安装于进出料口的上方，建议距离为由罐内壁到安装短管的外壁应大于罐直径的壁到安装短管的外壁应大于罐直径的16，且天线距离罐，且天线距离罐壁应大于壁应大于30cm，露天安装时建议安装不锈钢保护盖，以，露天安装时建议安装不锈钢保护盖，以防直接的日照或雨淋。防直接的日照或雨淋。(2)安装。安装。信号波束内应避免安装任何装置，如限位开关、温度传感信号波束内应避免安装任何装置，如限位开关、温度传感器等。器等。喇叭天线必须伸出接管，否则应使用天线延长管。若天线喇叭天线必须伸出接管，否则应使用天线延长管。若天线需要倾斜或垂直于罐壁安装，可使用需要倾斜或垂
30、直于罐壁安装，可使用45或或90的延伸的延伸管。管。测量范围取决于天线尺寸、介质反射率、安装位置及最终测量范围取决于天线尺寸、介质反射率、安装位置及最终的干扰反射，但天线探头下有一定范围的盲区。盲区一般的干扰反射，但天线探头下有一定范围的盲区。盲区一般为为0305m。3雷达液位计的应用问题雷达液位计的应用问题(1)介质的相对介电常数。当相对介电常数小到一定值时，会介质的相对介电常数。当相对介电常数小到一定值时，会使微波有效使微波有效信号衰减过大，导致雷达式液位计无法正常工作。为避免上信号衰减过大，导致雷达式液位计无法正常工作。为避免上述情况的发生，被测介质的相对介电常数必须大于产品所述情况的发
31、生，被测介质的相对介电常数必须大于产品所要求的最小值，否则需要用导波管。要求的最小值，否则需要用导波管。(2)温度和压力。对高温介质进行测量时，需要对雷达液位计温度和压力。对高温介质进行测量时，需要对雷达液位计的传感器和天线部分采取冷却措施，以便保证传感器在允的传感器和天线部分采取冷却措施，以便保证传感器在允许的温度范围内正常工作。许的温度范围内正常工作。(3)导波管。当测量浮顶罐和球罐的液位时，一般要使用导波导波管。当测量浮顶罐和球罐的液位时，一般要使用导波管，当介质的相对介电常数小于制造厂要求的最小值时，管，当介质的相对介电常数小于制造厂要求的最小值时，也需要采用导波管。也需要采用导波管。
32、(4)物料特性对测量的影响。液体介质的相对介电常数、液面物料特性对测量的影响。液体介质的相对介电常数、液面湍流状态、气泡大小等对微波有散射和吸收作用，从而造湍流状态、气泡大小等对微波有散射和吸收作用，从而造成对微波信号的衰减成对微波信号的衰减.3.7 3.7 超声波式液位计超声波式液位计 超声波：频率超过20000Hz的叫超声波.3.7.1 3.7.1 测量原理测量原理原理：利用超声波的回波测距法测量空高来测量液位。tvh=c21vc超声波在被测介质中的传播速度，即声速；t超声波从探头到液面的往返时间。tvH=Lc21超声波速度Vc与介质性质、密度及温度、压力有关。介质成分及温度的不均匀变化都
33、会使超声波速度发生变化，引起测量误差。图3.23 超声波液位计测量原理3.7.2 3.7.2 超声波的发射和接收超声波的发射和接收 换能器：利用压电元件构成的。超声波发射：利用逆压电效应，在压电晶体上施加频率高于 20kHz的交流电压，压电晶体就会产生高频机械震动，实现电能与 机械能的转变，从而发出超声波。超声波接受：利用正压电效应，压电晶体在受到声波声压的作用时，晶体两端会产生与声压同步的电荷，从而把声波转换成电信号。压电晶体探头的结构。图3.24 压电晶体探头的结构1-压电晶片；2-保护膜；3-吸收块；4-盖；5-绝缘柱；6-接线座；7-导线螺杆；8-接线片；9-座；10-外壳 压电片：厚
34、度与超声频率成反比。两面敷有银层，作为导电的极板。保护膜：避免压电片与被测介质直接接触。为了使声波穿透率最大，保 护膜的厚度取二分之一波长的整倍数。阻尼块：电振荡脉冲停止时，吸收声能量，防止惯性振动，保证脉冲宽度，提高分辨率.3.7.3 3.7.3 超声波液位计组成超声波液位计组成图3.38 气介式超声波液位计原理框图 1-探头座；2-发射换能器；3-接受换能器3.7.4 超声波液位计的特点及应用超声波液位计有以下特点：超声波液位计有以下特点：超声波液位计无可动部件，结构简单，寿命长。超声波液位计无可动部件，结构简单，寿命长。仪表不受被测介质粘度、介电系数、电导率、热导率等性质的影响。仪表不受
35、被测介质粘度、介电系数、电导率、热导率等性质的影响。可测范围广，液体、粉末、固体颗粒的物位都可测量。可测范围广，液体、粉末、固体颗粒的物位都可测量。换能器探头不接触被测介质，因此，适用于强腐蚀性、高粘度、有毒换能器探头不接触被测介质，因此，适用于强腐蚀性、高粘度、有毒介质和低温介质的物位测量。介质和低温介质的物位测量。超声波液位计的缺点是检测元件不能承受高温、高压。声速又受传输超声波液位计的缺点是检测元件不能承受高温、高压。声速又受传输介质的温度、压力的影响，有些被测介质对声波吸收能力很强，故其应用介质的温度、压力的影响，有些被测介质对声波吸收能力很强，故其应用有一定的局限性。另外电路复杂，造
36、价较高。有一定的局限性。另外电路复杂，造价较高。3.7.5 超声波液位计的安装应注意以下问题：应注意以下问题：物位计安装应注意基本安装距离，与罐壁安装距离为罐直径的物位计安装应注意基本安装距离，与罐壁安装距离为罐直径的1/61/6较较好。液位计室外安装应加装防雨、防晒装置。好。液位计室外安装应加装防雨、防晒装置。不要装在罐顶的中心，因罐中心液面的波动比较大，会对测量产生干不要装在罐顶的中心，因罐中心液面的波动比较大，会对测量产生干扰，更不要装在加料口的上方。扰，更不要装在加料口的上方。在超声波波束角在超声波波束角内避免安装任何装置，如温度传感器、限位开关、内避免安装任何装置，如温度传感器、限位
37、开关、加热管、挡板等，均可能产生干扰。加热管、挡板等，均可能产生干扰。如测量粒料或粉料，传感器应垂直于介质表面。如测量粒料或粉料，传感器应垂直于介质表面。其他物位计其他物位计n 称重式液罐计量仪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。图 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n 常见液位计的性能特点常见液位计的性能特点（1）人工测量尺人工测量尺 它是古老而有效的储罐计量方法，可以作为现场检验它是古老而有效的储罐计量方法，可以作为现场检验其它测量仪表的参考手段。误差是人为的。其它测量仪表的参考手段。
38、误差是人为的。（2）伺服式液位计）伺服式液位计 被广泛用于储罐液位的高精度测量，它是一种多功能被广泛用于储罐液位的高精度测量，它是一种多功能的仪表，仅用一台液位计便可测出储罐内液体的液位、油的仪表，仅用一台液位计便可测出储罐内液体的液位、油水界面、单点温度、平均温度、平均密度、分段密度等综水界面、单点温度、平均温度、平均密度、分段密度等综合参数，一台液位计便组成一套混合式自动计量系统合参数，一台液位计便组成一套混合式自动计量系统.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
39、送器 (包括准确度等包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如果已知某厂生产的 DDZ-型压力变送器的规格有：型压力变送器的规格有：0 01010，1616，2525，6060，100 100（MPa）精度等级均为精度等级均为0.50.5级。级。输出信号范围为输出信号范围为0 01010mA。例题分析例题分析MPa5.222
40、315 由已知条件，最高压力为由已知条件，最高压力为1515MPa，若贮罐内的压力是，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比较平稳的，取压力变送器的测量上限为 MPa125.0%5.020 若选择测量范围为若选择测量范围为0 02525MPa、准确度等级为、准确度等级为0.50.5级级,这时允许的最大绝对误差为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由于变送器的测量范围为0 02525MPa，输出信号范围，输出信号范围为为0 01010mA,故压力为故压力为1212MPa时时,输出电流信号为输出电流信号为例题分析例题分析mA6102515压力为15
41、MPa时，输出电流信号为 这就是说这就是说,当贮罐内的压力由当贮罐内的压力由1212MPa变化到变化到1515MPa时时,变送器的输出电流只变化了变送器的输出电流只变化了1.21.2mA。在用差压变送器来测量液位时，由于在液位在用差压变送器来测量液位时，由于在液位H=0=0时时,差压变送器的输入差压信号差压变送器的输入差压信号p并不一定等于并不一定等于0 0，故，故要考虑零点的迁移。实际上迁移问题不仅在液位测量要考虑零点的迁移。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到。加上迁移中遇到，在其他参数的测量中也可能遇到。加上迁移机构，可以改变测量的起始点，提高仪表的灵敏度机构
42、，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只不过这时仪表量程也要作相应改变)。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由本例题可知，如果确定正迁移量为7 7MPa，则变送，则变送器的量程规格可选为器的量程规格可选为1616MPa。那么此时变送器的实际测。那么此时变送器的实际测量范围为量范围为7 72323MPa，即输入压力为，即输入压力为7 7MPa时，输出电流时，输出电流为为0 0mA；输入压力为；输入压力为2323MPa时，输出电流为时，输出电流为1010mA。这时。这时如果输入压力为如果输入压力为1212MPa，则
43、输出电流为，则输出电流为 mA510723715输入压力为输入压力为1515MPa时时,输出电流为输出电流为例题分析例题分析 由此可知，当输入压力由由此可知，当输入压力由1212MPa变化到变化到1515MPa时，时，输出电流变化了输出电流变化了1.8751.875mA，比不带迁移机构的变送器灵，比不带迁移机构的变送器灵敏度提高了。敏度提高了。变送器的准确度等级仍为变送器的准确度等级仍为0.50.5级，此时仪表的最大级，此时仪表的最大允许绝对误差为允许绝对误差为(23-7)(23-7)0.5%=0.080.5%=0.08MPa，所以，由，所以，由于加了迁移机构，使仪表的测量误差减少了。于加了迁
44、移机构，使仪表的测量误差减少了。小知识小知识1 用压力表测量开口容器液位时，液位的高低取决于？用压力表测量开口容器液位时，液位的高低取决于？A 取压点的位置和容器横截面；取压点的位置和容器横截面；B 取压点的位置和介质密度取压点的位置和介质密度C 介质密度和横截面介质密度和横截面2 用差压时测量容器时，液位的高低取决于？用差压时测量容器时，液位的高低取决于？A 容器上下点的压力差和容器截面容器上下点的压力差和容器截面B 压力差、容器截面和介质密度压力差、容器截面和介质密度C 压力差、介质密度和取压点位置压力差、介质密度和取压点位置 差压变送器的测量范围是差压变送器的测量范围是010000Pa，在仪表说明书，在仪表说明书的规定可以实现的负迁移的规定可以实现的负迁移100%（最大迁移量（最大迁移量-100%），），问该仪表的最大迁移量是多少？问该仪表的最大迁移量是多少？故障分析故障分析作业作业
