压力浮力电容电阻式液位计.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,压力浮力电容电阻式液位计,物位测量的概念,物位不仅是物料消耗量或产量计量等进行经济核算的参数，也是判断生产过程的工作状况、保证连续生产和设备安全、提高产品质量的重要过程参数，在现代大工业生产过程对物位的监测占有重要地位，对物位测量仪表的精确测量、稳定可靠、多功能、智能化的要求也越来越高。,物位,指容器中的液体介质的液位、固体的料位或颗粒物的料位和两种不同液体介质分界面的总称。,液位,容器中的液体介质的高低。,料位,容器中固体或颗粒状物质的堆积高度。,界位,两种不溶液体介质的分界面的高低。,物位的基本概念,测量液位的仪表叫液位计，测量料位的仪表叫,料位计,测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫,界面计,物位检测的作用,确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算；,为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内；,对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。,在物位检测中，有时需要对物位进行连续检测，有时只需要测 量物位是否达到某一特定位置，用于定点物位测量的仪表称为,物位开关,。,1、液位检测方法,液位检测总体上可分为直接检测和间接检测两种方法。,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。,间接测量，是将液位信号转化为其它相关信号进行测量，如压力法、浮力法、电学法、热学法等。,1.1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。,玻璃管液位计,1.2 压力法液位,压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成正比，因此通过测容器中液体的压力即可测算出液位高度。,对常压开口容器，液位高度H与液体静压力P之间有如下关系：,下图为用于测量开口容器液位高度的三种压力式液位计。,(a)压力表式液位计 (b)法兰式液位变送器 (c)吹气式液位计,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。,A、敞口容器的液位测量原理图：,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。,将压力计与容器底部相连，根据流体静力学原理，,所测压力与液位的关系为：,式中,：,容器内取压平面上由液柱产生的静压力；,容器内被测介质的密度；,重力加速度。,从取压平面到液面的高度；,B,、,在测量受压密闭容器中的液位时，由于介质上方的压力影响会产生附加静压力，所以采用差压法测液位，如图所示。,对于密闭容器中的液位测量，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。,差压变送器的高压侧与容器底部的取压管相连，,低压侧与液面上方容器的顶部相连。,如果容器上部空间为干燥的气体，则此时差压变,送器高、低压侧所感受的压力分别为：,差压变送器所受的压差,因此，可以根据差压变送器测得的差压按下,式计算出液位的高度,特点,：,利用静压原理测液位，就是把液位测量分别转化为压力或差压测量。,各种压力和差压测量仪表，只要量程合适，都可用来测量液位。,分别叫压力式液位计和差压式液位计。,零点迁移问题,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。,量程迁移,无论是压力检测法还是差压法，均要求零液位与检测仪表在同一水平高度，否则会产生附加静压误差。,处理方法,对压力变送器进行零点调整，使在只受附加静压力时输出为“零”。,量程迁移,量程迁移,无迁移,负迁移,正迁移,H,h,零点迁移功能,为使变送器输出与被测液位仍保持无迁移对应关系，必须应用差压变送器的零点迁移功能来抵消静压影响。使得当 H=0，p=hg 时，变送器输出为 4mA。,由差压式液位计的测量原理可知，液柱的静压差 P,与液位高度 H 满足式 的条件是：,（1）差压变送器的高压室取压口正好与起始液面,（H=0）在同一水平面上；,（2）差压变送器低压室的导压管中没有任何气体,的冷凝液存在；,（3）被测介质的密度保持不变,。,在这种情况下，差压变送器处于理想条件下的无,迁移工作状态。假定采用输出为 4mA 20mA,的差压变送器,当 H 0 时，变送器输入 p,0，输出电流为4mA；当液位到上限，变送器,输入,p=H,max,g，输出电流20mA。,这时候就是无迁移情况，也就是不需要迁移。,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,H0,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。,无迁移液位测量系统,1容器 2变送器 3液位零面,无迁移,保证正压室与零液位等高,当H为零时，差压输出为零。,差压变送器的作用是将输入的差压信号转化为统一的标准信号输出。,正迁移,正压室：,负压室：,压差：,当H=0时，差压输出并不为零，其值为,其迁移量为正值，所以称为正迁移。,综上所述：正负迁移的实质是改变变送器的零点，同时改变量程的上下限，而量程范围不变。,在实际应用中，差压变送器的安装位置不能与最低液位处于同一水平面上，如图所示。,这时差压变送器高低压室所受压力分别为：,高低压室所受的压差为：,与无迁移情况时相比，上式中多出一项 hg，即在高压室增加了一个恒定的静压 hg。,由于此项的存在，使得当 H=0时，p=hg，此时的变送器输出必然大于 4mA。,*,正迁移,：,在上图a这种工作状态下，变送器的起始输入点由零点变为一个正值，因此称为正迁移。,*,负迁移,：,在工程中还经常遇到负迁移的情况，如下图所示。,若被测液体的密度为,1,，隔离液的密度为,2,，且,1,2,，则变送器高低压室的压力分别为：,高低压室所感受的压差为,与无迁移情况相比较，总的差压减少了,(h2-h1),2,g，即相当于在低压室增加了,一个恒定的静压。由于它的存在，使得,当 H=0 时，p=-（h2-h1）p,g,此时变送器的输出必然小于 4mA，,当 H=H,max,时，变送器的输出也达不到,20mA。,为了使变送器输出与被测液位之间仍然保持无迁移情况的对应关系。就必须借助差压变送器的零点迁移功能来抵消这静压力的影响，使得当 p=（h,2,h,1,）g 时，变送器的输出为 4mA。,变送器的起始输入点由零点变为一个负值，这种情况就是负迁移。,负迁移,形成原因：加隔离罐或采用法兰式测压差。,正压室：,负压室：,差压：,当H=0时，差压的输出并不为零，而是-B。为使H=0时，差变的输出为4mA，就要消除-B的影响。称之为量程迁移。由于要迁移的时为负值，所以称为负迁移。,量程迁移实例,例如：已知,液位高度变化形成的差压值为：,所以可选择差压变送器量程为,40kPa,所以负迁移量为,37.240kPa,，,即将差压变送器的零点调为,-37.240kPa,。迁移后差变的测量范围为,-37.242.76kPa,。,针对上述三种情况，如果选用的差压变送器测,量范围为 0 5kPa，且零点通过迁移功能抵,消的固定静压分别为 2kPa 和-2kPa，则这,台差压变送器零点迁移特性曲线如下图所示。,变送器迁移,液罐,h,变送器,需负迁移的仪表,如：已知灌充惰性液的比重P,f,为1.90g/cm,3,h=600mm,被测介质的比重P,p,为1.1g/cm,3,，而=5000mm,试问此变送器测量范围的校验值为多少？,解:,已知P,f,1.9cm,3,P,p,=1.1cm,3,H=5000mm h=600mm,求：变送器测量范围的校验值为多少？,负迁移值=h,P,f,g,=6001.99.8066=11.180kpa,量 程=H,P,p,g,=50001.19.8066=53.936kpa,校 验=-负迁移(-负迁移值+量程),=-11.180kpa(-11.180+53.936kpa),=-11.180kpa42.756kpa,答:变送器测量范围的校验值为-11.180kpa42.756kpa.,液罐,h,变送器,需正迁移的仪表,如:已知被测介质比重P=1.2g/cm,3,灌充液的比重P,0,=1.1g/cm,3,H=950mm H,0,=700mm求:仪表安装前的校验值?,解:仪表的量程=H,P,g,=9501.29.8066=11.180kpa,正迁移量=H,0,P g,=7001.1 9.8066=7.551kpa,仪表校验值=正迁移(正迁移+量程),=7.551(7.551+11.180kpa),=7.55118.731kpa,答:安装前应将量程调整到7.55118.731kpa.,测量界面液位,最高液体相界面,液体相界面,h,变送器,液位2,液位1,最低液体相界面,H,0,如:已知灌液的比重P,0,为1.04g/cm,3,P,1,为1g/cm,3,h=1300mm,H=4000mm,H,0,=200mm,试问此变送器安装前应将量程调整到为多少?,解:已知P,0,=1.04g/cm,3,h=1300mm,H=4000mm,H,0,=200mm,量程=P,1,g,H=1g/cm,3,9.8066N/kg4000mm,=1g/cm,3,9.806610,-3,N/g400cm,=3.923kpa,负迁移=P,0,g,H-P,1,g,H,0,-P,2,g(h-H,0,),=1.04g/cm,3,130cm-1g/cm,3,20cm-0.7(130-20),9.8066 10,-3,N/g=3.746kpa,仪表校验值=-负迁移值(-负迁移值+量程),=-3.746kpa(-3.746kpa+3.923kpa),=-3.746kpa0.1765kpa,答:安装前应将量程调整-3.746kpa0.1765kpa,h,最高液位,变送器,双法兰测量液位,最低液位,H,H,0,P,P,0,如:已知H=900mm H,0,=250mm h=1300mm被测介质密度P=1.2g/cm,3,硅油(充灌液度)P,0,=1.04 g/cm,3,求:仪表安装前的校验值?,解:量程 =H,P,g,=9001.29.8066=10.591kpa,负迁移量=(h,P-P H,0,)g,=(1.041300-1.2250)9.8066=10.317kpa,仪表校验值=-负迁移值(-负迁移+量程),=10.317(-10.317+10.591kpa),=10.3170.274kpa,答:安装前应将量程调整到10.3170.274kpa.,水位差压转换原理（平衡容器）,水位差压转换装置又称平衡容器，其结构形式如图所示，(a)为简单平衡容器，(b)为双室平衡容器，(c)为结构补偿式双室平衡容器。它是静压式液位测量仪表，在汽包水位、高加水位、除氧器水位测量中都能得到应用。,一、单室平衡容器,对图(a)中所示简单平衡容器输出的差压为 ，按照流体静力学原理，有,由上式容易看出：输出的差压信号受汽包压力和平衡容器侧水柱温度的影响。,误差原因:平衡容器水柱温度分布不均和汽包压力的变化导致密度不是标称值。,1、公式,2、误差,平衡,容器,在图(b)所示的双室平衡容器中，给固定水柱增装了蒸汽保温室，使得固定水柱的温度达到了汽包内的汽水温度，因而消除了固定水柱非饱和状态时温度的影响。,2、公式,1、特点:温度补偿,二、双室平衡容器,由上式易看出：(1)输出的信号差压与高度差成负线性关系(压力不变时)。(2)汽包压力变化时，输出仍受压力的影响(水位不变时)。(3)不同水位时压力影响所产生的误差是不同的，在不变的情况下，汽包压力的变化所产生的输出误差为,误差原因:汽包压力的变化,例8-1,3、误差原因,4、差压水位的压力校正,1）、结构补偿 原理：,固定水柱的段管称为补偿管段，它的长度是经过精心设计而确定的。由于补偿管段的补偿，大大减小了压力变化对平衡容器的输出的影响。2）、公式校正原理：校正计算的实质就是对平衡容器的输出压差，在计算水位时使用实际压力下的汽水密度，而不是额定压力下的密度。,液位计现场应用实例,以砂浆现场为例，桶槽液位的测量多选用法兰式差压变送器-EJA210A，测量密闭式容器多选用差压变送器-EJA110A.开放式沟槽选用超声波液位计VEGASON62系列。,液位计的运输及安装注意事项,在运输及存储过程中确保高压侧法兰膜片和低压侧测量端的完整性及密封性，避免测量元件被伤害到。,液位计的运输及安装注意事项,安装时选用的垫片要比膜片的直径大一些，避免因膜片挤压造成的测量误差。,液位计的运输及安装注意事项,当测量介质为液体时短管需向下倾斜至少1/10的角度，避免气泡在短管内聚集，影响测量精度，且易产生气爆。,液位计的运输及安装注意事项,安装测量短管时需有一定的角度。,当测量介质为气体时短管需向上倾斜至少1/10的角度，避免冷凝水及其他凝结物阻塞膜片，影响测量精度。,液位计的运输及安装注意事项,若因现场环境因素，无法在现场看到仪表的显示，可将变送器部分旋转90度，注：最多不可超过180度。,液位计的接线、接地及电磁屏蔽,EJA210A为2线制仪表，24VDC输入，420mA输出，接线如右图所示。,液位计的接线、接地及电磁屏蔽,液位计的信号电缆需用屏蔽电缆，接线盒内和变送器表面各有1个接地端子，确保至少1个接地良好，接地电阻要在10欧以下。,故障问题和措施,1手持器不能找到仪表，检查回路负载电阻，大小应在250600之间。,故障问题和措施,2一次元件（远传测量接头）堵塞或安装形式不对，取压点不合理等。,TX,Drain Valve,Drain Plug,Tap Valve,Seal Liquid must be heavier than Process Liquid,Fill Plug,If the liquid is highly corrosive liquid,its better to use seal liquid,法兰式压力变送器,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。,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。,引压导管易被腐蚀或堵塞，影响测量精度，应用法兰式压力（差压）变送器。,敏感元件为金属膜盒，它直接与被测介质接触，省去引压导管，从而克服导管的腐蚀和阻塞问题。膜盒经毛细管与变送器的测量室相通，它们所组成的密闭系统内充以硅油，作为传压介质。为了毛细管经久耐用，其外部均套有金属蛇皮保护管。,对于具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大、易凝固的介质,如图所示，双法兰变送器测量容器液位时三种安装位置：,（1）变送器在两个安装法兰下面图a；,（2）变送器在两个安装法兰中间图b；,（3）变送器在两个安装法兰上面图c。,请说明变送器在这三种位置时的量程和迁移量是否一样。设变送器至容器下法兰距离为H，上法兰的距离为H，两个法兰距离为H。,（1）法兰变送器的零点正迁移是指输入为正压力时的零点调整。,（2）当用单法兰变送器测量开口容器液位时，变送器要进行零点的正迁移调整。,（3）当用双兰变送器测量闭口容器的液位时，变送器要进行零点的负迁移调整。,答（1）;（2）;（3）,判断：,因为：,当法兰变送器输入正压力（差压）时，输出大于4mA DC,故要用正迁移将输出信号在下调至4mA DC。,当用单法兰变送器测量开口容器液位时，如果变送器安装位置高于容器的最低液位时，则用零点负迁移进行调整;如果低于容器的最低液位时，则要用零点的正迁移进行调整（假设毛细管内的填充液密度和被测介质的密度相同）,当用双法兰变送器测量闭口容器内液体的液位时，不管变送器的安装置高于、低于丙个法兰膜盒，还是在两个法兰膜盒中间，变送器都要进行零点的负迁移调整。,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,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。,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。,浮子式液位计,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。,（,2,）磁翻板式液位计,磁翻板,液位计,的工作原理,：磁翻板液位计有一容纳浮球的腔体,我们称其为主体管或外壳，它通过法兰或其他接口与容器组成,一个连通器；这样它腔体内的液面与容器内的液面是相同高度,的，所以腔体内的浮球会随着容器内液面的升降而升降；这时,候我们并不能看到液位，所以我们在腔体的外面装了一个翻柱,显示器，因为我们在制造浮球时在浮球沉入液体与浮出部分的,交界处安装了磁钢，它与浮球随液面升降时，它的磁性透过外,壳传递给翻柱显示器，推动磁翻柱翻转180；由于磁翻柱是,有红、白两个半圆柱合成的圆柱体，所以翻转180后朝向翻,柱显示器外的会改变颜色（液面以下红色、以上白色），两色,交界处即是液面的高度。,控制型液位计是在磁翻板液位计的基础上增加了磁控开关，在监测液位的同时磁控开关信号可用于对液位进行控制或报警；远传型是在磁翻板液位计的基础上增加了420mA 变送传感器，在现场监测液位的同时将液位的变化通过变送传感器、线缆及仪表传到控制室，实现远程监测和控制。,磁浮子随着液位变化时在测量筒内做相应的,位置变化，同时通过磁耦合作用推动磁翻柱,做180度翻转，翻柱颜色分界面就是实际液,位，并且同时吸引干簧管的触点动作，进而,改变了干簧管的阻值，之后输出一个和阻值,具有比例关系的4-20mA的电流来给显示仪表,。,翻板式液位计工作原理动画演示,磁翻板液位计为接触式测量，测量时要考虑接液材,质问题。你这种介质一定要用防腐的，如果不需要,远传的话是不需要供电，但是要远传的话也是需要,电源的。安装么一般都是法兰对接，如果现场条件,允许的话也不是太麻烦，他的最大优点就是看着直,观，另外一些挥发性特别强的介质，超声波不适合,用的，用磁翻板就比较合适！还有一些需要防爆,测量的介质，用磁翻板也不错！,特点,：结构简单，维修方便，可以用于,腐蚀性较强的环境。,一、测量筒材质,PVC材质：用于弱酸碱环境中。,PP，PPR材质：用于中性腐蚀环境。,不锈钢材质：用于强酸碱环境。,二、浮子,钛材：比重轻，刚性好，工作压力40KG，实验压力60KG。,不锈钢（304）材质：用于常温常压下。,不锈钢（316）材质：用于弱酸碱环境。,注意：浮子方向为重端向上，露出液面40-50mm。,三、翻柱,常温的材料为塑料材质，用于介质温度为80以内环境下。,中温的材料是特殊塑料，用于介质温度-20-130环境下。,高温的材料是陶瓷材质，用于300 介质温度环境下。,四、变送输出单元,采用4-20mA输出，抗干扰能力强，抗衰减。,内部装设有相应量程的干簧管，干簧管的动静触头是铁材质的。,零点位于下法兰中心处。,侧装式磁翻板液位计,(安装、使用、清洗注意事项),1、为防止运输途中磁性浮子在主导管内高速运动而被撞击，液位计出厂前，用卡丝将磁性浮子固定在下引液管处，用户在安装使用前应先抽去卡丝方能安装。2、,液位计,安装必须垂直，以保证磁性浮子在主导管内上下运动自如。3、液位计与容器之间应装有截止阀，以便清洗和检修时切断物料。,4、液位计筒体周围不容许有导磁体靠近，否,则会直接影响液位计正常工作。5、液位计安装完毕后，需用磁钢进行校正。,对磁翻柱导引一次，使零位以下显示红色，零,位以上显示白色。6、液位计投入运行时，应先打开上引液管阀,门，然后慢慢开启下引液管阀门，让液体介质,平稳地进入主导管，避免液体介质带着浮子急,速上升，造成磁翻柱翻转失灵或翻乱(若遇此现,象，可用磁钢重新校正)。,7、打开底法兰盲板、装入磁性浮子时，应,注意重端带磁性一端向上，不能倒装!8、液位计筒体内不应有固体杂质和磁杂质,进入，以免对浮子造成卡阻及减弱浮力。9、根据介质情况，可定期打开排污阀清洗,主导管，清除管内沉积物质。,磁翻板液位计出现红白相间的原因是什么?如何处理,？,翻板有磁铁,利用液位升降时,浮子磁铁与翻板磁铁同极相斥,异极相吸原理测量.当红白相间时,主要原因是液位升降太快未来得及翻转或外界干扰.处理方法是用磁铁靠近磁条上下移动取顺即可。,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3002000mm。,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。,适用范围,：,适用于测量范围在200mm以内，密度在0.51.5g/cm,3,的液体,液面,连续测量,测量范围在1200mm以内，密度差为0.10.5g/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。,投入式静压液位计,投入式静压液位计是一种测量液位的压力传,感器，是基于所测液体静压与该液体的高度,成比例的原理，采用隔离型扩散硅敏感元件,或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为,电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化,成标准电信号（一般为420mA,）。,工作原理,：,用静压测量原理,当液位变送器投入到被测液体中某一深,度时，传感器迎液面受到的压力公式为：,=.g.H+Po,式中：,P：变送器迎液面所受压力,：被测液体密度,g：当地重力加速度,P,o,：液面上大气压,H：变送器投入液体的深度,同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入,到传感器的正压腔，再将液面上的大气压 Po,与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面,的 Po，使传感器测得压力为：.g.H，显,然,通过测取压力 P，可以得到液位深度。,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,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。,一、测量导电液体的电容式液位传感器,测量原理：,利用电容传感器两电极的,覆盖面积,随被测液体,液位的变化,而变化，从而引起,电容量变化,的关系进行液位测量。,圆柱形电容器,H,SC，即,H=f(C),电极1不锈钢榜（定片）,电极2被测导电液体（动片）,当液位,=,时，不锈钢棒与容器间存在分布电容，电容量为,式中,0,聚四氟乙烯套管、容器内气体的等效介电常数，F/m;,液位测量范围（可变电容器两电极的最大覆盖长度），；,0,容器内径，；,不锈钢棒直径，。,当液位高度为 时，电容器的电容量 为,聚四氟乙烯的介电常数，；,聚四氟乙烯套管外径，。,电容变化量,为,D,0,D，且,0,使用注意事项,适用于电导率不小于,10,-2,S/m,的液体；,被测液体黏度不能大，防止形成虚假液位；,底部约有,10,的非测量区,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,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,电容式物位计大致可分成三种工作方式。,图（,a,）适用于立式圆筒形导电容器，非导电液体或固体粉末的物位测量。,在这种应用中，器壁为电容的外电极，沿轴线插入金属棒，作为内电极。,总电容由上部空气电容和下部物料电容构成。,图（,b,）适用于非金属容器，物料为非导电性液体的液位的测量。,中心棒状电极的外面套有同轴金属筒，通过绝缘支架固定，金属筒的上下开口，使筒内外的液位相同。,中央圆棒与金属套筒构成两个电极，电容介质为气体和液体物料。这样电容与容器的形状无关，只取决于液位的高低。,图（,c,）适用立式圆筒形导电容器，且物料为导电性液体的液位测量。,中央圆棒电极包有绝缘材料，作为介质，导电液体和容器壁共同作为外电级。,总电容由绝缘材料介电常数和液位高度构成。,补充：射频导纳液位计,(去除挂料影响的电容式液位传感器),通过分析传输电流的波动方程，得（,射频导纳定理,）：,射频导纳液位计,挂料的等效阻抗为：,当：,进行测量。,射频导纳液位计,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,电容式物位计特点：,电容式物位计可测量液位、粉状料位、也可测界位，具有结构简单，安装要求低等特点。,但当被测介质粘度较大时，液位下降后，电极表面仍会粘附一层被测介质，从而造成虚假液位示值，严重影响测量精度。,被测介质的温度、湿度等变化都能影响测量精度，当精度要求较高时，应采用修正措施。,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。,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。,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。,电阻式液位计,一、电接点液位计,二、热电阻液位计,电接点水位计电阻式水位计,1 工作原理：电接点水位计利用汽包内汽、水介质的电阻率相差极大的性质来测量汽包水位。,2 具体结构：,电接点水位计由水位传感器和电气显示仪表组成。水位传感器就是一个带有若干个电接点的连通容器，利用其中汽、水导电性能的差别：被水淹没的电接点所在电路处于低电阻(相当于开关闭合)，因此被水接通的电接点位置可表示水位显示电接点已被导通(即水位位置)的方法很多，最简单的如灯泡亮，也有用带放大器的发光二极管等,电接点15,17,19个，正常水位附近要安装密一些。,共有3竖行夹角120,显示电路,显示仪表：氖气显示仪表,并联分流电阻,限流电阻,3、特点：,散热引起的误差比云母水位计小。,但指示不连续，两电极间的距离就是仪表的不灵敏区。,接点之间在高度上的间距不是均匀的，在正常水位附近要密一些。,磁致伸缩效应：,铁磁材料和亚铁磁材料在居里点温度以下，于磁场中被磁化时，会沿磁化方向发生微量伸长或缩短的现象。,磁致伸缩液位计,居里点，也称居里温度或磁性转变点。是指磁性材料中自发磁化强度降到,零时的温度，是铁磁性或亚铁磁性物质转变成顺磁性物质的临界点。,应用原理图,工作原理：,磁浮子产生一个轴向磁场，电流脉冲产生一个脉冲周向磁场，两磁场相遇时合成,倾斜磁场,，产生磁致伸缩效应。波导管,内的敏感元件（由特殊磁致伸缩材料制成）,出现扭曲变形（机械变形振动），应变脉冲的,超声波,信号向两端传播。,料位开关,云母水位计与双色水位计,一、,云母水位计,由于汽包内汽水界面不像一般储水容器中那样分明，所以汽包水位的测量目前都是测量汽包内的重量水位。,1、重量水位，即假想某一瞬时汽包出口与入口都封闭起来，汽侧中的水回到水一侧，水侧中的汽回到汽一侧，而且汽、水平静下来时的水位。,云母水位计是一根连通管，低压锅炉，用玻璃做水位计观察窗，高压锅炉，炉水对玻璃有腐蚀性，故用云母片做观察窗。故称云母水位计。,w,s,为汽包饱和压力下饱和蒸汽和水的密度,2、云母水位计的结构,1）公式推导,2)汽包的重量水位H和云母水位计示值H,0,之间的误差：,(1）误差原因,：,云母水位计中的水的平均密度,av,不等于汽包内饱和水的密度时,w,，使得液位计显示的液位不同于容器中的液位，影响因素主要在于：由于液位计中与被测容器中的,液温有差别,，另外与,锅炉汽包压力的变化,有关,(2）减小误差措施：,常采用,保温、加热、校正,等手段,由于云母水位计温度低于汽包内温度，因此云母水位计的示值水柱高度低于汽包重量水位高度。,3、,云母水位计的特点：,最大优点：直接反映汽包水位，直观，可靠，,缺点：但只能就地监视，并且液位显示不够清晰。,1、工作原理：,改进了云母水位计结构，辅以光学系统，利用光从空气进入蒸汽或水产生不同的折射，使汽水分界面显示成红、绿两色的分界面，显示清晰，并有利于用工业电视等方式远传显示。,2、工作方式：,当红绿光以不同的角度进入到蒸汽空间，由于蒸汽与空气的光学性质相近，所以折射小，红光通过到影屏上显示，绿光不被显示。,当红绿光以不同的角度进入到水空间，由于水棱镜的折射作用，绿光通过到影屏上显示，红光不被显示。,结论：水位计中汽柱呈红色，水柱呈绿色。,二、双色水位计,超高压锅炉的双色水位计沿水位计高 度开多个圆形窗口，减小玻璃板受力。,缺点：盲区。小窗之间有一小段不透明，看不见水位分界面,3）,多窗式双色水位计:,The End,