物位测量仪表教学文案.doc

物位测量仪表精品文档课题：物位测量仪表和仪表选用一、课题：物位测量仪表和仪表选用二、教学目的：通过物位测量仪表和仪表选用课程的学习，使大家了解目前测量物位仪表的种类及特点。对于常用用差压变送器测量容器液位，熟悉液位测量的原理及计算方法。初步了解物位仪表在选型时所注意的要点。 三、教学重点：1、各种物位仪表工作原理及特点介绍；2、差压变送器测量容器液位工作原理及计算。四、教学难点：1、物位仪表选用所遵循的要点。五、布置作业：1、用差压变送器测量容器液位计算。如图所示，通过双法兰差压变送器测量容器液位，已知P0=3.0MPa,液=900kg/m3,硅=930kg/m3,h1=1m,h2=2.5m,H=1m求差压变送器的量程和迁移量.解：差压液位计的量程PP=H液g=1*900*9.8=8820Pa当液位最低时,正压室受力为:P+=P0+硅h1g=3*1000000+1*930*9.8=9114+3*1000000负压室所受压力:P-=P0+h2硅g=3*1000000+2.5*930*9.8=22785+3*1000000于是迁移量:P=P+-P-=-13671Pa,因P+p1，于是：P+=P气+Hp1g+H1p2g，P-=P气+H2p2g，则P=P+-P-=g（HP1-P2（H2-H1），当H=0时，P=-p2g（H2-H1），因此，要使H=0时，差压计输出为0，则应对仪表进行“零点负迁移”，其迁移差为：p2g（H2-H1），仪表的量程为Hmaxp1g。3、有零点正迁移如图3（3）进行液位测量 时，差压计安装的位置低于液位零位，即使H=0，差压计仍受到一个固定的正差压的作用，设容器的气相压力为P气，被测介质的密度为p，则作用于差压计的差压为P=P+-p-=P气+pg（H+H1）P气=（H+H1）pg，当H为0时，P=H1pg，因此要使H=0时，差压计的输出 为0，必须进行正迁移，迁移量是H1pg，量程为Hmaxpg。综上所知，“零点迁移”的实质只是同时改变仪表量程的上、下限，而不改变量程的大小。4、法兰式差压变送器测量液位为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大，易凝固等介质液位时，导压管被腐蚀，被堵塞的问题，使用法兰变送器测量液位。如图4，作为敏感元件的金属膜盒1经毛细管2与变送器的测量室相通。在膜盒，毛细管和测量室的组成的密封系统内充入硅油，为传压介质。法兰式差压变送器按其结构形式可分为单法兰式及双法兰式两种，而法兰的构造形式又有平法兰和插入式法兰之分。例：如图所示，通过双法兰差压变送器测量容器液位，已知P0=3.0MPa,液=900kg/m3,硅=930kg/m3,h1=1m,h2=2.5m,H=1m求差压变送器的量程和迁移量.解:差压液位计的量程PP=H液g=1*900*9.807=8826.3Pa当液位最低时,正压室受力为:P+=P0+硅h1g=3*1000000+1*930*9.807=9120.51+3*1000000负压室所受压力:P-=P0+h2硅g=3*1000000+2.5*930*9.807=22801.27+3*1000000于是迁移量:P=P+-P-=-13680.71Pa,因P+P-故为负迁移仪表的测量范围为-13680.71-(-13680.71+8826.3)=-4854.4Pa第五节：其他物位测量仪表一、电式液位计电式液位计有电容液位计、电阻液位计、电接触液位计。电容式液位时是置于液体中的电容，其电容值随液位高低而变化来进行测量的液位测量仪表，它由传感器和电容检测两大部分组成，其特点是仪表轻巧，测量滞后小，能远距离指示、线路复杂，成本高。电容法：用于测量非导电液体的电容法原理如图41所示4。图41中，电容由两块同心的圆柱面极板组成，其电容量CH为上式中：1被测液体的相对介电常数；2气相介质的相对介电常数；H电容传感器浸入液体的深度（m）；l电容传感器垂直高度（m）；R内极板圆柱底面半径（m）；r外极板圆柱底面半径（m）。由于R、r、l等都是固定值，只要利用1、2、CH就能计算出液位H。图42是用于测量导电液体的电容法原理4，其公式推导略。电容式液位仪价格较低，安装容易，且可以应用于高温、高压的场合。但电容液位仪测量重复精度较低，需定期维修和重新标定，工作寿命也不是很长。电阻式液位计，是置于液体中的电阻，其电阻值随液位高低而变化。电阻法：该方法5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。电接触式液位计、应电极等电装置，当液面超过规定范围时，发出电信号，其特点是：阶跃测量，用于要求不高的场合。二、辐射式液位计测量原理是放射性同位素放射和吸收程度随液位高低而改变核辐射式物位计是以射线技术为基础的物位测量仪表，其特点是接触测量，能测各种物位，但成本高，使用和维护不便。辐射法：放射性同位素在衰变过程中会辐射射线，常见的射线有、射线。其中，射线的穿透力强，射程远，故在核辐射液位测量中广泛采用。实验证明，穿过物质前后射线强度会发生变化，并满足以下关系5：上式中：J0穿过物质前的强度；J穿透物质后的强度；物质对射线的衰减特性；d物质的厚度。核辐射式液位仪由放射源、探测器及处理电路组成。放射源大都采用钴60或铯137。探测器有电离室、记数管、闪烁计数器等几种，其作用是探测射线穿透物质后的强度。核辐射液位仪采用非接触式安装，如图63所示。图63a采用点式放射源、探测器，测量范围较小；图63b采用点式放射源、线状探测器，测量范围较大；图63c采用线状放射源、探测器，测量范围最大。除射线外，中子射线也可用来测量液位。中子射线的穿透能力极强，比射线强10倍以上，可穿透壁厚达9英寸的钢质容器10。射线液位仪安装方便，测量精度能满足大罐测量的需要，有一定的应用场合。三、超声波液位计测量原理是利用超声波在气体、液体或固体中的衰减程度，穿透阻力和辐射声阻抗等各不相同的性质，其特点是非接触测量，准确性高，惯性小，但成本高、使用和维护不便。超声波法：换能器将电功率脉冲转换为超声波，射向液面，经液面反射后再由换能器将该超声波转换为电信号。超声波是机械波，传播衰减小，界面反射信号强，且发射和接收电路简单，因而应用较为广泛；但超声波的传播速度受介质的密度、浓度、温度、压力等因素影响，其测量精度较低。四、雷达物位计微波法：微波通过天线（大多为口径天线，也有平面天线）辐射出去，经液面反射后被天线接收，然后由二次电路计算发射信号与接收信号的时间差得液位。连续波雷达液位仪原理如图52所示，该液位仪采用三角波频率调制形式，并通过对发射信号与接收信号混频后得到的差额信号的分析，得到微波传输时间，从而计算出液位。微波速度受传播介质、温度、压力、液体介电常数的影响很小，但液体界面的波动、液体表面的泡沫、液体介质的介电常数对微波反射信号强弱有很大影响。当压力超过规定数值时，压力对液位测量精度将产生显著影响。对于介电常数小于规定数值的液体，大部分雷达液位仪都需要采用波导管，但波导管的锈蚀、弯曲和倾斜都会影响测量精度。例如：当空高h为20 m，导波管与垂直方向倾斜角度只要超过0573，则引起的液位误差h将超过1 mm，由此证明，在倾斜角度（单位为度）较小时，h满足：雷达液位仪特别适合于高污染度或高粘度的产品，如沥青等。雷达液位仪测量的重复精度较高，无须定期维修和重新标定，测量精度也较高，但价格较高，测量油水界面困难。第六节：物位测量方法的选择一、 测量要求1、要根据测量范围，需要的精度及测量功能来选择。2、测量仪表面对的环境，如石油化工的工业环境，有可燃（有毒）和爆炸危险气氛的存在，高的环境温度等。3、被测介质的物理化学性质和状态，如强酸，强碱，粘稠，易凝固结晶和气化等工况。4、操作条件的变化，如介质温度，压力，浓度的变化。还有时考虑到从开车到参数达到正常生产时，气相和液相浓度和密度的变化。5、被测对象容器的结构、形状，尺寸，容器内的设备附件及各种进出料管口都要考虑，如塔、溶液槽、反应器、锅炉汽包、立罐、球罐等6、其他要求，如环保及卫生等要求。二、测量方法的选择1、工程仪表选型要有统一的考虑，要求尽可能地减少品种规格，减少备品备件，以利管理。2、根据工艺专利商的具体要求。3、根据实际的工艺情况。a/考虑被测对象是属于哪一类设备。如槽、罐类，槽的容积较小，测量范围不会太大；罐的容积较大，测量范围可能较大。B、要看介质的物化性质及洁净程度，首选常规的差压式变送器及浮筒式液位变送器，还要对接触接触介质部分的材质进行选择。C、对有些悬浮物、泡沫等介质可用单法兰式差压变送器。有些易析出、易结晶的用插入式双法兰式差压变送器。D、对高粘度介质的液位及高压设备的液位，由于设备无法开孔，可选用放射性液位计来测量。E、除了测量方法上和技术上问题外，还有仪表投资问题。综上所述，液位测量方法的选择，从技术上要可行，经济上要合理，管理上要方便。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除