物位的测量.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,5,章 物位的测量,本章介绍了物位的基本概念，以及物位测量的特点，详细分析了一些典型物位计的工作原理，介绍了它们的优缺点、应用场合及使用的注意事项。,返总目录,教学目录：,概述,直读式液位计,浮力式液位计,静压式液位计,电容式物位计,电阻式液位计,超声波式物位计,导波雷达物位计,5.1,5.2,5.3,5.4,5.5,5.6,5.7,5.8,返总目录,5.1,概述,5.1.1,物位测量的一般概念,5.1.2,物位测量的工艺特点和主要问题,重点,：物位测量的基本概念。,重点,：液位测量的工艺特点。,难点,：料位测量的工艺特点。,5.1.3,物位测量仪表的分类,返本章目录,物位检测是对设备和容器中物料储量多少的度量。,物位检测为保证生产过程的正常运行，如调节物料平衡、掌握物料消耗数量、确定产品产量等提供可靠依据。在现代工业生产自动化过程监测中物位检测占有重要的地位。,一、定义：,物位,:,储物在容器中的积存高度。即液位、料位和界位的位置,统称为物位,。,物位是液位、料位、界位的总称。对物位进行测量、指示和控制,的仪表，称物位检测仪表。,5.1.1,物位测量的一般概念,返总目录,5.1.2,物位测量的工艺特点和主要问题,1.,液位测量的工艺特点,液面是一个规则的表面，但当物料流进、流出时，会有波浪，或者在生产过程中出现沸腾或起泡沫的现象。,大型容器中常会出现液体各处温度、密度和粘度等物理量不均匀的现象。,容器中常会有高温、高压，或液体粘度很大，或含有大量杂质、悬浮物等。,返本节目录,返本章目录,2.,料位测量的工艺特点,物料自然堆积时，有堆积倾斜角，因此料面是不平的,难以确定料位高度。,物料进出时，又存在着滞留区（由于容器结构而使不易流动的死角处，叫做滞留区），影响到物位最低位置的测准。,储仓或料斗中，物料内部可能存在大的孔隙，或粉料之中存在小的间隙，前者影响对物料储量的计算，而后者则在振动或压力、湿度变化时物位也随之变化。,3.,界位测量中最常见的问题,是界面位置不明显，浑浊段的存在也影响测准。,5.1.2,物位测量的工艺特点和主要问题,返本节目录,返本章目录,5.1.3,物位测量仪表的分类,物位测量仪表的种类很多，而且还在不断发展。按其工作原理可归纳为以下几种：,直读式,物位测量仪表、,浮力式,物位测量仪表、,静压式,物位测量仪表、,电磁式,物位测量仪表、,电容式,物位测量仪表、,超声波,式物位测量仪表,核辐射,式物位测量仪表等。,此外，还有声学式、称重式、重锤式、旋翼式等。,返本节目录,返本章目录,5.2,直读式液位计,直读式液位计是一种简单而常用的液位测量仪表。其中最简单的就是,直接用直尺插入介质中来测量液位,，另外就是,用玻璃液位计,进行测量。,重点,：玻璃液位计的原理、结构、特点。,难点,：玻璃液位计的分类，以及使用注意事项。,返本章目录,返总目录,5.2,直读式液位计,玻璃液位计的工作原理,：按照连通器液柱静压平衡的原理工作的。,优点,：结构简单、价格便宜，一般用在温度及压力不太高的场合就地指示液位的高低。,缺点,：不能测量深色或粘稠的介质的液位，另外玻璃易碎，且信号不能远传和自动记录。,玻璃液位计按照结构可以分为,玻璃管式,和,玻璃板式,液位计两种。,返本章目录,当用玻璃液位计进行精确测量时应,注意,：,应使容器和仪器中的介质具有相同的温度，以免因密度不同而引起示值误差。,玻璃液位计管径不宜太小，以免因毛细现象而引起示值误差。,应尽量减小连通管上的流动阻力，以减小液位快速变化时产生的动态误差。,为了改善仪表的动态性能，也不能把连通管上的阀门省掉。当玻璃管或玻璃板一旦发生损坏时，可利用连通管上的阀门进行切断，以免事故扩大。,5.2,直读式液位计,返本章目录,5.3,浮力式液位计,工作原理,：基于液体浮力原理而工作的。,浮力式液位计分为,浮子式,和,浮筒式,液位计两种。,优点,：不容易受到外界环境的影响；浮子或浮筒直接受浮力推动，比较直观、可靠，结构简单、维修方便等。,缺点,：由于具有可动部件，故容易受摩擦而影响它的灵敏度和增大误差，而且可动部件易被污垢、锈蚀卡死而影响可靠性。另外，由于浮筒或浮子要垂直或横伸于容器中，故所占空间较大。,返本章目录,5.3.1,浮子式液位计,重点,：各种浮子式液位计的特点、原理、结构和使用。,难点,：各种浮子式液位计的使用。,5.3,浮力式液位计,5.3.2,浮筒式液位计,重点,：各种浮筒式液位计的特点、原理和结构。,难点,：浮筒式液位计的校验。,返本章目录,1,、浮子式液位计：是一种,恒浮力,式液位计。,（,1,）钢丝绳（或钢带）式浮子液位计,基本原理：,通过测量,漂浮于被测液面上的浮子（浮,标）随着液面的变化而上下移动而产生的位,移来检测液位高低，其所受浮力的大小一定。,即检测浮子所在位置可知液面高低。,浮子形状常见有圆盘形、圆柱形和球形等。下面以圆柱形为例来作分析。如图：,浮子通过滑轮和绳带与平衡重锤连接，绳带的拉力与浮子的重量及浮力相平衡，以维持浮子处于平衡状态而漂在液面上，平衡重锤位置即反映浮子的位置，从而测知液位。,5.3.1,浮子式液位计,基本原理：,理想情况下，浮子浸入液体的高度,h,是不变的，将来液位变化时，浮子随液位上、下移动，通过滑轮使悬锤上、下移动，指示液位高低。,5.3.1,浮子式液位计,1,、浮子式液位计：是一种,恒浮力,式液位计。,基本原理：,但由于液体的黏性、传动系统的摩擦等,因素，液位变化,H,只有达到一定的值时（即,浮子浸入液体深度,h,变化到一定值时,h,），,造成浮力发生,F,的变化时，浮子才会动作，,才可能带动悬锤指示变化。这表明了液位计存在不灵敏区。,杠杆浮球式液位计分为,内浮式,和,外浮式,。使用时若有沉淀物或凝结物附在浮球上，要重新,调整平衡锤,的位置，校正零位。这类仪表变化灵活，容易适应介质的温度、压力、粘度等条件。但受机械杠杆长度的限制，测量范围较小。,（,2,）杠杆浮球式液位计,返本节目录,返本章目录,1-,浮球,2-,连杆,3-,转动轴,4-,平衡锤,5-,杠杆,6-,指针,7-,标尺,5.3.1,浮子式液位计,翻板由极薄的导磁金属制成，每片宽,10mm,，垂直排列，并各自能绕框架上的小轴旋转。翻板的一面涂有红漆，另一面涂银灰漆。,（,3,）翻板式液位计,返本节目录,返本章目录,翻板式液位计,翻板式液位计工作原理动画演示,返本节目录,返本章目录,浮子钢带液位计,5.3.2,浮筒式液位计,浮筒式液位计的,检测元件是浸没于液体中的浮筒,。,浮筒所受浮力随位移发生变化,。此浮力变化再以力或位移变化的形式，带动电动或气动元件发出信号给显示仪表以显示液位，也可以实现液位的报警或调节。,这种液位计主要由,变送器和显示仪表,两部分组成。,浮筒的长度就是仪表的量程，一般为,300,2000mm,。,返本节目录,返本章目录,二、浮力式液位计,2,、浮筒式液位计：是一种,变浮力,式液位计。,（,1,）带有差动变压器的浮筒式液位计,.,原理图：,结构：,圆柱形的检测元件的浮筒部分沉浸于,液体中，由弹簧悬挂，弹簧下端固定，上端受浮,筒重力而拉伸。,.,基本原理：,利用浮筒（敏感元件）由于被液体浸没高度,不同，以至所受浮力不同来检测液位。,二、浮力式液位计,2,、浮筒式液位计：是一种,变浮力,式液位计。,.,基本原理：,设浮筒质量为,m,，截面积为,A,，弹簧的刚度,为,c,，压缩位移为,x,0,，被测液体密度为 ，浮筒没,入液体高度为,H,起始位置弹性力与重力、浮力相平衡，有：,弹性力,重力,浮力,二、浮力式液位计,2,、浮筒式液位计：是一种,变浮力,式液位计。,.,基本原理：,当液位变化时，浮筒所受浮力改变，弹簧的,变形亦有变化。,达到新的力平衡时则有以下关系：,二、浮力式液位计,2,、浮筒式液位计：是一种,变浮力,式液位计。,.,基本原理：,结论：只要检测弹簧的变形,x,（即浮筒的,位移量），即可确定液位的变化,H,进而确定液体的液位高度。,二、浮力式液位计,2,、浮筒式液位计：是一种,变浮力,式液位计。,.,位移检测方法：,弹簧变形量的检测可通过差动变压器实现。,如图，在浮筒顶部的连杆上装一铁心，铁心随,浮筒而上下移动，其位移经差动变压器转换为,与位移成比例的电压输出，从而给出相应的液位,指示。,.,采用弹簧结构的好处：,液位高度的变化范围可能很宽，但浮筒只有很小的位移，对应差动式变压器铁芯位移很小，实现起来方便。,5.3.2,浮筒式液位计,3.,浮筒式液位计的校验,（,1,）挂重法,（又称干法）,挂重法校验浮筒式液位计，是将浮筒取下后，加上与各校验点对应的某一,砝码重力,来校验的。该重力为浮筒重力（包括挂链重力）与液面在该校验点时浮筒所受浮力之差。,返本节目录,返本章目录,5.3.2,浮筒式液位计,例,5-1,设一浮筒式液位计中浮筒的重力,G,1,14.41N,，浮筒的外径,D,13mm,，浮筒的长度,L,4600mm,，液相介质的密度,1=0.85g/cm3,，气相介质的密度,2=0.00165g/cm3,，现求：当校验点为全量程的,0%,、,50%,、,100%,时，应分别加多重的砝码？,解：,当液位为,50%,时，浮筒所受浮力,F,50,为,所以，应加砝码重力为,W,50,G,1,F,50,14.41,2.59,11.82N,返本节目录,返本章目录,5.3.2,浮筒式液位计,（,2,）水校法（又称湿法）,这是现场常用的方法。当被测介质是水时，可直接用水校验，若不是水，也可通过换算用水代校。,浮筒的,指示重力,（即浮筒重力与所受浮力的差值）,相同,，,指示值相同,。,用水代校时浮筒应被水浸没的相应长度为,在校验满量程时，浮筒应被水浸没的长度为,返本节目录,返本章目录,5.3.2,浮筒式液位计,例,5-2,已知浮筒的长度为,300mm,，水的密度为,1.0 g/cm3,，被测液体的密度为,0.82 g/cm3,，如何用水校法进行校验？,解,：用水代校时，浮筒应被水浸没的最大长度为,校验时再将,246,分为五等分，调整液位计使相应输出为全量程的,20%,、,40%,、,60%,、,80%,、,100%,即可。,应用浮筒液位计测量两种液体的界位时，用水代校的方法与上述基本相同。,返本节目录,返本章目录,5.3.2,浮筒式液位计,适用范围,：,适用于测量范围在,200mm,以内，密度在,0.5,1.5g/cm,3,的液体,液面,连续测量,测量范围在,1200mm,以内，密度差为,0.1,0.5g/cm,3,的液体,界面,的连续测量。,真空对象,、,易汽化的液体,宜选用浮筒式仪表。,返本节目录,返本章目录,5.4,静压式液位计,静压式液位计：通过测,静压力,或,静压差,来测量液位的仪表。,静压式液位计的,工作原理,：容器中盛有液体或固体物料时，物体对容器的底部或侧壁会产生一定的,静压力,。当液体的密度均匀，或固体颗粒及物料的密度与疏密程度均匀时，此,静压力,与物料的,物位高度,成正比。测出这个静压力的变化就可知道物位的变化。在测量液面上部空间气相压力有波动的密闭容器的液位时，则采用测量,差压,的方法。,返本章目录,5.4,静压式液位计,静压式液位计是根据,液柱静压,与,液柱高度,成正比的原理来实现的。如图所示，根据,流体静力学,原理可得,A,、,B,两点之间的压力差为,p,p,B,p,A,gH,返本章目录,5.4,静压式液位计,5.4.1,压力计式液位计,5.4.2,差压式液位计,5.4.3,法兰式压力变送器的应用,5.4.4,静压式液位计的零点迁移,5.4.5,静压式液位计的特点及选型,重点,：各种静压式压力计的原理、特点、应用。,难点,：零点迁移。,返本章目录,5.4.1,压力计式液位计,压力计,式液位计是根据测压仪表测量液位的原理制成的，用来测量,敞口容器,中的液位高度。,测压仪表通过取压导管与容器底部相连，当液体密度,为常数，由测压仪表的指示值便可知道液位的高度。,返本节目录,返本章目录,压力式仪表,敞口容器：,容器底部或侧面液位零点处引出压力信号，仪表指示的表压力即反映相应的液柱静压。,5.4.1,压力计式液位计,压力计式液位计的,特点,：,优点,：比较简单，而且测量范围不受限制，信号可以远传。,缺点,：精度受到压力表精度的限制，而且只适用于,敞口容器,的测量，当液体密度发生变化时，会引入一定的误差。,如果被测介质具有腐蚀性，应在仪表与被测液体之间加装,隔离罐,。但是,应注意隔离液与被测液体之间不能发生互溶现象。,注意：,当,压力仪表,与,取压点（零液位）,不在同一水平位置时，应对其位置高度差引起的固定压力进行修正。,返本节目录,返本章目录,5.4.2,差压式液位计,用压力式液位计测量密闭容器的液位时，压力表的示值包含了液面上部的气相压力，而此压力不一定是定值，所以用这种液位计测量液位时会引起较大的误差。,为消除气相压力的影响，需采用差压式液位计。,返本节目录,返本章目录,密闭容器：,差压计的正压侧与容器底部相通，负压侧连接容器上部的大气空间。由式,可求液位高度,差压式仪表,5.4.3,法兰式压力变送器的应用,法兰式差压变送器的法兰直接与容器上的法兰相连接，作为敏感元件的测量头（金属膜盒）经毛细管与变送器的测量室相通。在膜盒、毛细管和测量室所组成的密闭系统内充有硅油，作为传压介质，毛细管外套以金属蛇皮管保护，法兰测头的结构形式分为,平法兰,和,插入式,法兰两种。,返本节目录,返本章目录,1-,毛细管,2-,变送器,3-,平法兰测量头,4-,插入式法兰测量头,法兰式差压变送器适宜于测量,腐蚀性,、,结晶性,、,粘稠性,和,含有悬浮物,的液体的液位和界位测量。,法兰式差压变送器,缺点,：比普通的差压变送器,贵,，而且有的毛细管内的,充灌液,很容易渗漏掉。反应比普通的差压变送器,迟缓,，特别是天冷的时候，仪表的灵敏度更低。法兰式液位计的测量范围还受毛细管长度的限制。因此，使用哪一种液位计进行测量，要视具体的情况而定。,5.4.3,法兰式压力变送器的应用,返本节目录,返本章目录,5.4.4,静压式液位计的零点迁移,无论是压力检测法还是差压检测法都要求,取压口（零液位）,与压力（差压）,检测仪表的入口,在,同一水平高度,上，否则就会产生附加静压误差。,1.,无迁移,两个不同形式的液位测量系统中，将差压变送器的正、负压室分别与容器下部和上部的取压点相连通，作为测量仪表的差压变送器的输入差压,p,和液位,H,之间的关系都可以用,p,p,B,p,A,gH,表示。,当,H,0,时，差压变送器的输入,p=0,，差压变送器的输出也为,0,（下限值），相应地显示仪表指示为,0,，这时不存在零点迁移问题。,返本节目录,返本章目录,5.4.4,静压式液位计的零点迁移,无迁移液位测量系统,1,容器,2,变送器,3,液位零面,返本节目录,返本章目录,2,、正迁移：如图。,差压计安装在最低液面以下，和,零位的高度差为,h,。则差压变送器正、,负压室所受压力为：,为此，在一般的差压计中，均有调整零点的位置机构，通过调整迁移弹簧，改变变送器的零点即可实现。,由于要迁移,c,值为正，正迁移,3,、负迁移：如图。,当容器中液体上方气体是,可凝性的,（如水蒸汽），为保持负压室所受的液,柱高度恒定，或者被测介质有腐蚀性，,为了引压管防腐，常常在差压变送器的正负压室与限压点之间装有隔离罐，并充以隔离液。设隔离液密度为,总结：,量程迁移一般通过调整仪表上上的迁移弹簧即可实现，这种调整同时,改变了量程的上、下限，而不改变量程大小。,.,举例：,用差压变送器检测液位，已知、,、液位变化范围为,03m,，重力加速度，求差压变送器的量程和迁移量，若选用,DDZ-,型仪表，其测量范围是多少？,解：当液位在,03m,变化时，,测量液体差压变化量为：,根据差压变送器量程系列，选择量程为：,40KPa,。,.,举例：,用差压变送器检测液位，已知、,、液位变化范围为,03m,，重力加速度，求差压变送器的量程和迁移量，若选用,DDZ-,型仪表，其测量范围是多少？,解：因此需进行负迁移，其迁移量为：,37.24kPa,。迁移后的测量范围为：,若选用,DDZ-,型仪表，输出为,420mA,电流，则有：,实际可测液位范围为,03.4m,。,5.4.5,静压式液位计的特点及选型,1.,静压式液位计的特点,差压式仪表的性能稳定、精度高，是应用最广泛的一种仪表。利用差压式液位计测量液位具有如下,特点,：,检测元件不占容器空间，而只需在容器侧壁上开两个引压孔。,检测元件无可动部件，安装方便，使用可靠。,采用法兰式结构还可以解决黏度大、易结晶、有悬浮物的介质液位的测量。,在冬季使用时，须采用保温措施，以防止隔离罐、导压管及仪表内的液体冻结，影响正常的测量。,返本节目录,返本章目录,5.4.5,静压式液位计的特点及选型,2.,静压式液位计的选型,腐蚀性、结晶性、粘稠性、易汽化和含悬浮物的液体，宜选用,平法兰式,差压式液位计。,高结晶、高粘性、结胶性和沉淀性液体，宜选用,插入式,法兰差压式液位计。,对于在环境温度下，气相可能冷凝，液相可能汽化，或气相有液体分离的对象，在使用普通差压式液位计进行测量时，应视具体情况分别设置,隔离器,、,分离器,、,汽化器,、,平衡容器,等部件，或对测量管线保温、伴热。,用差压式液位计测量锅炉汽包液面时，所采用的,双室平衡容器,应为温度补偿型的。,返本节目录,返本章目录,5.5,电容式物位计,电容物位计：将,物位,的变化转换成,电容量,的变化来进行物位测量的仪表。,组成,：传感器、电容检测两大部分。,电容式物位计,适用于,各种,导电,、,非导电液体,的液位或粉状料位的远距离连续测量和指示，也可以和电动单元组合仪表配套使用，以实现液位或料位的自动记录、控制和调节。由于它的结构简单，没有可动部分，因此应用范围较广。,返本章目录,5.5,电容式物位计,5.5.1,导电介质用电容式物位计,5.5.2,非导电介质用电容式物位计,重点,：不同介质用电容式物位计的原理、特点与使用。,难点,：导电介质用、非导电介质用电容式物位计的比较。,5.5.4,油箱油量检测系统,5.5.3,固体物料用电容式物位计,返本章目录,1,、结构：,如图，,两个同轴圆筒电极组成的电容器。,2,、原理：,基于圆筒形电容器的,电容值随物位而变化,。,当液位变化，园筒形电极一部份被物料浸没，浸没深度,H,，,极板间存在两种介质的介电常数,1,(,原设有中间介质介电常数,),、,2,(,被测物料的介电常数,),将引起电容量的变化。,三、电容式液位计,3,、实现形式：,.,测量导电液体液位时：,等效电路如图。,c,11,c,12,c,2,三、电容式液位计,3,、实现形式：,.,测量导电液体液位时：,等效电路如图。,c,11,c,12,c,2,三、电容式液位计,4,、检测电路：,电容式物位计主要由电极（敏感元件）和电容检测电路组成，由于电容变化量小，因此准确检测电容量是物位检测的关键。,常见的电容检测方法有交流电桥法、充放电法、谐振电路法。可以输出标准电流信号，实现远距离传送。,注意：,电容量的检测一般须用交流电源，电源频率高，有利于比较容抗间的差别，但若频率过高，寄生电容影响大，反而不利于检测。,以单臂桥式电路为例：,三、电容式液位计,4,、检测电路：,如图：,三、电容式液位计,5,：特点,电容式物位计一般不受真空、压力、温度等环境条件的影响；安装方便，结构牢固，易维修；价格较低。,但是不适合于以下介质：如介质的介电常数随温度等影响而变化、介质在电极上有沉积或附着、介质中有气泡产生等情况。,非导电介质用电容式物位计,若被测介质是粘性非导电液体，其测量结果也会受到,虚假液位,的影响，但一般很小，可以,忽略,。,返本节目录,返本章目录,5.5.3,固体物料用电容式物位计,因为固体摩擦较大，容易“滞留”，所以一般不用双层式电极。对于非导电固体料位，可采用以,电极棒,和,容器壁,为两电极、以被测物料作为电介质的电容器来测量。如果容器为圆筒形，电容变化量为,对于像钢筋水泥料仓的料位测量，用,钢丝绳,及,仓库钢筋,作为容器的两极，以测量非导电物料的料位。钢丝绳对地及钢筋用绝缘材料加以绝缘。,返本节目录,返本章目录,5.5.3,固体物料用电容式物位计,电容式物位计在使用时主要应注意以下几点：,电极必须垂直安装，安装前要校直。,注意不要把电极安装在管口、孔、凹坑等里面，以防止介质停留而造成误动作。,仪表的同轴电缆芯线不允许进水，必须严格予以注意。,同轴电缆不许切断或加长，因为在校验中已计入初始电容量，否则将影响零点和整个线性。,当被测介质改变后，需重新调整仪表。,当周围温度与调整时的温度偏离过大时，则必须重新调整仪表。,返本节目录,返本章目录,5.5.4,油箱油量检测系统,其主要组成部分是电容式液位,传感器,、,电桥,、,放大器,、,两相电机,、,减速机构,和,显示装置,等。,返本节目录,返本章目录,5.6,电阻式液位计,重点,：,电阻式液位计,液位计、太阳能热水器水位报警器的工作原理。,难点,：,电阻式液位计液位计,的工作原理。,返本章目录,该方法特别适用于导电液体的测量，敏感器件具有电阻特性，其电阻值随液位的变化而变化，故将电阻变化值传送给二次电路即得到液位。,探针,式利用跟踪测量法来测量液位，以液位上升的情形为例来说明液位测量原理，当液位上升时，提起探针完全脱离液体，然后缓慢降低探针寻找液面，则探针与液体刚接触时的位置即与液位相对应。探针式的特点是测量精度很高、,控制电路,复杂。,5.6,电阻式液位计,一、电接点液位计,太阳能热水器水位报警器的工作原理,1,、利用电导式传感器的三个电极设计一个太阳能热水器的水位报警器。,2,、当水位处在,1,、,2,极之间时，高水位与底水位的指示灯都处在熄灭的状态。,3,、当水位低于电极二时，,VT3,截止，,VT2,导通，低水位指示灯点亮，微分电路将产生脉冲，触发音乐集成电路工作。随之扬声器发报警声，告之主人往水箱注水。,4,、当水位高于电极,1,时，,VT1,导通，高水位指示灯导通微分电路将产生脉冲，触发音乐集成电路，随之扬声器报警，告知主人水箱的水已经注满。,超声波液位计是利用压电,陶瓷产生超声波，超声波遇到,物体或液体的界面产生反射，,液位计测量反射时间来计算液、,物位，实现对物位和液位的非,接触测量和控制。,适用于各种恶劣和危险环境下的液体和浆体。,5.7,超声波,式液位计,利用超声波在介质中的传播速度及在不同相界面之间的反射特性来检测物位。,声波是一种机械波，是机械振动在介质中的传播过程，当振动频率在十余赫到万余赫时可以引起人的听觉，称为,闻声波,；更低频率的机械波称为,次声波,；,20kHz,以上频率的机械波称为,超声波,。作为物位检测，一般应用超声波。,超声波特性,1,可以在气体、液体及固体中传播,在常温下空气中的声速约为,334m,s,，在水中的声速约为,1440m,s,，而在钢铁中约为,5000m,s,。,声速还与介质所处的状态,(,如温度,),有关。例如理想气体的声速与绝对温度,T,的平方根成正比，对于空气来说影响声速的主要因素是温度，并可用下式计算声速的近似值,声波在介质中传播时会被吸收而衰减，,衰减的程度与介质性质有关,：气体中衰减最大，液体其次，固体中衰减最小，,声波在介质中传播时,衰减的程度还与声波的频率有关,，频率越高，声波的衰减也越大，因此超声波比其他声波在传播时的衰减更明显。,超声波特性,2,声波传播时的方向性随声波的频率的升高而变强，发射的声束也越尖锐，超声波可近似为直线传播，,具有很好的方向性。,当声波从一种介质向另一种介质传播时，因为两种介质的密度不同和声波在其中传播的速度不同，,在分界面上声波会产生反射和折射，声波从液体或固体传播到气体，或相反的情况下，几乎全部被反射。,超声波特性,3,适用于有毒、有腐蚀性液体液位的测量，精度一般为,0.1,级。当测量含有气泡，悬浮物的液位及被测液面有很大波浪时，使用较困难。,E+H,超声波物位计,E+H,储罐液位计,导波雷达液位计的基础是电磁波的时域反射原理，微波脉冲不是通过空间传播，而是通过金属导波杆传播，当遇到与液面的接触面时，由于波导体在气体和液体中的导电性能不同，使波导体的阻抗发生骤然变化，从而产生一个液位原始脉冲，同时在波导体顶部具有一个预先设定的阻抗，该阻抗产生一个可靠的基本脉冲，雷达液位计检测到液面脉冲后与基本脉冲进行比较，从而计算出液面高度。,5.8,导波雷达液位计,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。,优点,16,总结,在液位检测中，静压式和浮力式检测方法是最常用的，,优点,：结构简单、工作可靠、精度较高等。,缺点,：不适用于高粘度介质或易燃、易爆等危险性较大的介质的液位检测。,电容式物位计，,优点,：结构简单，,缺点,：电容量及电容随物位的变化量较小，对电子线路的要求较高，而且电容量易受介质的介电常数变化的影响；,超声波物位计,优点,：使用范围较广，液位、粉末、块状的物位均可测量，实现非接触式测量。,缺点,：由于探头本身不能承受过高的温度，声速又与介质的温度等有关，并且有些介质对声波吸收能力很强，因而超声波物位计的应用受到一定限制，此外电路比较复杂，价格较高。,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。,优点,16,液位计安装使用及注意事项,1,、上、下法兰不能偏向受力,2,、表体要垂直,3,、各附件连接可靠,4,、超声波类仪表在波束辐射区内不得有障碍物,5,、要考虑到日后操作、观察、检修的方便,6,、投用时一般先打开上切断阀，后开下切断阀,7,、尽量避开震动较大部位,故障现象及处理,一、浮筒,1,、高输出：检查过程变量是否超出范围,检查接线端子、针脚或插座,检查电源电压,电子线路组件故障,2,、输出不稳定：检查线路电压,是否有间歇短路、开路或多点接地,电路板故障,故障现象及处理,3,、无输出或低输出,检查线路电压,是否有短路或多点接地,检查信号线极性,检查回路电阻,检查量程,电路板故障,赃物在浮筒内部堆积,故障现象及处理,二、浮球,1,、现场变化，显示不随液位变化：,检查转轴与变送器是否接触良好,检查电源电压,检查零点、量程,传感器故障,电路板故障,故障现象及处理,2,、实际液位变化，现场不变化：,外平衡杆与转轴脱开,重锤未调整好,内连接件松动脱落,球杆变形,浮球脱落,浮球破裂,介质汽化,故障现象及处理,三、差压式液位计,1,、液位变化较大：,介质波动大或汽化严重,上引压线或下引压线不畅通,介质有结晶,毛细管内传压介质跑损,膜盒损坏,伴热温度过高,故障现象及处理,2,、显示不变化：,切断阀未打开,引压线堵塞,量程、零点未调整好,膜盒处有杂物堆积,毛细管被挤压不通,电路板故障,四、导波雷达液位计,1,、液位、输出百分数与回路值波动：,重新组态探头长度和偏差,依靠其他设备确认准确液位,调整阻尼系数,重新组态回路值,2,、不论液位高低，输出为同一数值：,确认探头长度,调整偏置值，已达到精确数值,故障现象及处理,3,、无液位信号：,检查介质介电常数,液位在顶部过渡区，组态时没有设置,线路板或,16,针连接器工作不正常,检查探头长度组态,可能有介质在探头上搭桥,介电常数选择不正确,故障现象及处理,4,、输出或最大，或最小，不精确：,介质不纯，如油带水,介质或杂物在探头上搭桥,导波杆堵塞,有泡沫或粘稠物,探头顶部密封处有杂物,故障现象及处理,本章小结,本章主要介绍了直读式物位测量仪表、浮力式物位测量仪表、静压式物位测量仪表、电容式物位测量仪表、导电式液位计、超声波式物位测量仪表、核辐射式物位测量仪表以及等几种典型物位计的工作原理、它们的优缺点以及安装使用方法。,本章的难点在于有关浮力式物位测量仪表中的浮筒式物位计的知识。,学习本章内容时，要注意比较，明确各种物位计的优缺点。要能够根据测量条件，选择合适的仪表，并正确安装和使用。,返本章目录,自控基础知识,1,、测量单位,测量单位使用国际单位制（,SI,单位）。常用单位如下：,温度单位：；,压力单位：,Pa,、,kPa,、,MPa,；,流量单位：液体,kg/h,、,t/h,、,m3/h,；,气体,m3/h,、,Nm3/h(,标准状态,),；,蒸汽,kg/h,、,t/h,；,液位单位：,mm,；,0,100,密度单位：,kg/m3,、,kg/Nm3(,标准状态,),；,成份分析：,PPm,%(wt,vol),酸碱度：,pH,2,、仪表传输标准信号,气动信号：,20100kPa,；,电动信号：,420 mA DC,，,420 mA,HART,；,开关量输入信号采用无源触点进入控制系统；,与电气专业相连的开关量输出信号为无源触点，且加继电器隔离。,3,、仪表所适应的环境（重要参数）,1,）极端最低温度：,-26.5,2,）年平均雷电日：,15.3,日,自控基础知识,LIC,101,变送器,控制器,调节阀,液位控制的例子,谢谢大家！,