差压式液位计课件

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,*,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,*,第二编,过程参数检测技术,第,7,章物位检测,第二编第7章物位检测,7-1,、物位定义及其检测仪表分类,：,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：,指设备和容器中液体或固体物料的,表面位置。,对应不同,性质的物料又有以下的定义。,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。,7-1、物位定义及其检测仪表分类：物位检测是对设备和容,7-1,、物位定义及其检测仪表分类,：,一、定义：,二、检测仪表分类：,1,、测量方式分类：,2,、工作原理分类：,物位检测仪表有直读式、静压式、浮力式、机械式、电气式等。,7-1、物位定义及其检测仪表分类：一、定义：二、检测仪表分,7-1,、物位定义及其检测仪表分类,：,一、定义：,二、检测仪表分类：,1,、测量方式分类：,2,、工作原理分类：,.,直读式：,采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器中物位的高度。方法可靠、准确，但是只能就地指示。主要用液位检测和压力较低的场合。,.,静压式：,.,浮子式：,7-1、物位定义及其检测仪表分类：一、定义：二、检测仪表分,7-1,、物位定义及其检测仪表分类,：,一、定义：,二、检测仪表分类：,1,、测量方式分类：,2,、工作原理分类：,.,机械接触式：,通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实现物位的测量。这类仪表有重锤式、旋翼式和音叉式等。,.,电气式：,将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位变化时其电气参数如电阻、电容等也将改变，通过检测这些电量的变化可知物位。,7-1、物位定义及其检测仪表分类：一、定义：二、检测仪表分,7-1,、物位定义及其检测仪表分类,：,7-1、物位定义及其检测仪表分类：,7-2,、常用物位检测仪表,一、静压式液位检测仪表：,1,、检测原理：,基于液体静力学。将液位的检测转换为,静压力检测。如图：,自零液位至液面的液柱高,H,所产生的静压差,p,为,:,7-2、常用物位检测仪表一、静压式液位检测仪表：1、检测原,7-2,、常用物位检测仪表,一、静压式液位检测仪表：,2,、压力、差压式液位计：,.,凡是可以测压力和差压的仪表，选择合适的量程，合适的安装形式，经重新标定后，均可用于检测液位。,这种仪表测量范围大，无可动部件，安装方便，工作可靠。,其测量原理图：,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。,7-2、常用物位检测仪表一、静压式液位检测仪表：2、压力、,7-2,、常用物位检测仪表,一、静压式液位检测仪表：,2,、压力、差压式液位计：,.,凡是可以测压力和差压的仪表，选择合适的量程，合适的安装形式，经重新标定后，均可用于检测液位。,这种仪表测量范围大，无可动部件，安装方便，工作可靠。,其测量原理图：,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,7-2、常用物位检测仪表一、静压式液位检测仪表：2、压力、,7-2,、常用物位检测仪表,一、静压式液位检测仪表：,2,、压力、差压式液位计：,.,压力信号引出方式：,7-2、常用物位检测仪表一、静压式液位检测仪表：2、压力、,7-2,、常用物位检测仪表,一、静压式液位检测仪表：,2,、压力、差压式液位计：,.,量程迁移：,由于测压仪表的安装位置一般难以,和被测容器的零位（取压点）处在同一,高度（水平位置）上，因此在测量液位,时，会产生一个不变的附加值。对于这种情况，要根据安装高度差对其位置高度差带来的固定压力进行修正。即采取量程迁移法，以修正静压误差。,这种“量程迁移”主要采取“零点调整”方式，使它在只受安装位置高度带来的静压差对应的输出为零。,7-2、常用物位检测仪表一、静压式液位检测仪表：2、压力、,7-2,、常用物位检测仪表,一、静压式液位检测仪表：,2,、压力、差压式液位计：,.,量程迁移：,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：,7-2、常用物位检测仪表一、静压式液位检测仪表：2、压力、,7-2,、常用物位检测仪表,一、静压式液位检测仪表：,2,、压力、差压式液位计：,.,量程迁移：,正迁移：如图。,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,7-2、常用物位检测仪表一、静压式液位检测仪表：2、压力、,7-2,、常用物位检测仪表,一、静压式液位检测仪表：,2,、压力、差压式液位计：,.,量程迁移：,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,7-2、常用物位检测仪表一、静压式液位检测仪表：2、压力、,7-2,、常用物位检测仪表,一、静压式液位检测仪表：,2,、压力、差压式液位计：,.,量程迁移：,负迁移：如图。,7-2、常用物位检测仪表一、静压式液位检测仪表：2、压力、,7-2,、常用物位检测仪表,一、静压式液位检测仪表：,2,、压力、差压式液位计：,.,量程迁移：,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？,7-2、常用物位检测仪表一、静压式液位检测仪表：2、压力、,7-2,、常用物位检测仪表,.,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，,差压变化量为：,根据差压变送器量程系列，选择量程为：,40KPa,。,7-2、常用物位检测仪表.举例：用差压变送器检测液位，已,7-2,、常用物位检测仪表,.,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：,7-2、常用物位检测仪表.举例：用差压变送器检测液位，已,7-2,、常用物位检测仪表,.,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？,实际可测液位范围为,03.4m,。,7-2、常用物位检测仪表.举例：用差压变送器检测液位，已,7-2,、常用物位检测仪表,一、静压式液位检测仪表：,3,、吹气式液位计：,.,原理图：,.,原理：,将一根吹气管插入至被测,液体的最低位（液面零位），使吹气管,通入一定量的气体（空气或惰性气体）,使吹气管中的压力与管口处液柱静压力,相等。用压力计测量吹气管上端压力，就可测得液位。,.,特点：,由于吹气式液位计将压力检测点移至顶部，其使用维修均很方便。很适合于地下储罐、深井等场合。,7-2、常用物位检测仪表一、静压式液位检测仪表：3、吹气式,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,1,、浮子式液位计：是一种,恒浮力,式液位计。,.,原理图：以重,锤式为例（直接显示式）。,.,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。,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计1、浮子式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,1,、浮子式液位计：是一种,恒浮力,式液位计。,.,原理图：以重,锤式为例。（直接显示式）。,.,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。,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计1、浮子式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,1,、浮子式液位计：是一种,恒浮力,式液位计。,.,原理图：以重,锤式为例。（直接显示式）。,.,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。,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计1、浮子式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,1,、浮子式液位计：是一种,恒浮力,式液位计。,.,原理图：以重,锤式为例。（直接显示式）。,.,基本原理：,浮力变化,F,和液位变化,H,的关系：,当,F,等于系统的摩擦力时，浮力才开始移动，该式表明了液位计的不灵敏区为：,从此式可知，选择合适的浮子直径及减少摩擦阻力，可以改善液位计的灵敏度。,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计1、浮子式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,1,、浮子式液位计：是一种,恒浮力,式液位计。,.,原理图：以重,锤式为例。（直接显示式）。,.,基本原理：,.,舌簧管式液位计,：（,信号远传式）,如图,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计1、浮子式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,1,、浮子式液位计：是一种,恒浮力,式液位计。,.,原理图：以重,锤式为例。（直接显示式）。,.,基本原理：,.,舌簧管式液位计,：（,信号远传式）,液位变化，浮子移动（即磁体移动），对,应磁体位置的舌簧管闭合，电阻变化，使电路,可以输出与液位相对应的信号。,通常采用两个舌簧管同时吸合以提高其可,靠性。,缺点：由于舌簧管尺寸及排列的限制，液,位信号的连续性较差，且量程不能很大。,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计1、浮子式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,1,、浮子式液位计：是一种,恒浮力,式液位计。,.,原理图：以重,锤式为例。（直接显示式）。,.,基本原理：,.,舌簧管式液位计,：（,信号远传式）,.,伺服平衡式浮子液位计：,自学,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计1、浮子式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,2,、浮筒式液位计：是一种,变浮力,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,筒重力而压缩。,.,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。,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计2、浮筒式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,2,、浮筒式液位计：是一种,变浮力,式液位计。,.,原理图：,.,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,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计2、浮筒式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,2,、浮筒式液位计：是一种,变浮力,式液位计。,.,原理图：,.,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：,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计2、浮筒式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,2,、浮筒式液位计：是一种,变浮力,式液位计。,.,原理图：,.,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。,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计2、浮筒式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,二、浮力式液位计,2,、浮筒式液位计：是一种,变浮力,式液位计。,.,原理图：,.,基本原理：,.,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。,7-2、常用物位检测仪表二、浮力式液位计2、浮筒式液位计：,7-2,、常用物位检测仪表,三、电容式液位计,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。,7-2、常用物位检测仪表三、电容式液位计1、结构：,7-2,、常用物位检测仪表,三、电容式液位计,1,、结构：,2,、原理：,基于圆筒形电容器的,电容值随物位而变化,。,7-2、常用物位检测仪表三、电容式液位计1、结构：,7-2,、常用物位检测仪表,三、电容式液位计,1,、结构：,2,、原理：,基于圆筒形电容器的,电容值随物位而变化,。,3,、实现形式：,.,测量不导电介质的物位：,采用同心套筒电极,容器中心设内电极，而由金属容器壁做为外电极，构成同心电容器,构成同心电容器,7-2、常用物位检测仪表三、电容式液位计1、结构：采用同心,7-2,、常用物位检测仪表,三、电容式液位计,1,、结构：,2,、原理：,基于圆筒形电容器的,电容值随物位而变化,。,3,、实现形式：,.,测量不导电介质的物位：,.,测量导电液体液位时：,分析,7-2、常用物位检测仪表三、电容式液位计1、结构：分析,7-2,、常用物位检测仪表,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,2,7-2、常用物位检测仪表三、电容式液位计3、实现形式：c,7-2,、常用物位检测仪表,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,2,7-2、常用物位检测仪表三、电容式液位计3、实现形式：c,7-2,、常用物位检测仪表,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：,7-2、常用物位检测仪表三、电容式液位计4、检测电路：,7-2,、常用物位检测仪表,三、电容式液位计,4,、检测电路：,如图：,7-2、常用物位检测仪表三、电容式液位计4、检测电路：,7-2,、常用物位检测仪表,三、电容式液位计,3,、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。,7-2、常用物位检测仪表三、电容式液位计3、特点：,7-2,、常用物位检测仪表,四、超声式液位计,1,、原理：,超声波在穿过两种不同介质的分界面时会产生反射和折射，对于声阻抗（,声速与介质密度的乘积,）差别较大的相界面，几乎为全反射。从发射超声波至收到反射回波的时间间隔与分界面位置有关，利用这一比例关系可以进行物位测量。,回波反射式超声波物位计的工作原理，就是利用发射的超声波脉冲将由被测物料的表面反射，测量从发射超声波到接收回波所需的时间，可以求出从探头到分界面的距离，进而测得物位。,7-2、常用物位检测仪表四、超声式液位计1、原理：,7-2,、常用物位检测仪表,四、超声式液位计,2,、分类：,根据超声波传播介质的不同，超声式物位计可以分为固介式、液介式和气介式。,3,、结构：,它的组成主要有超声换能器和电子装置，超声换能器由压电材料制成，它完成电能和超声能的可逆转换，超声换能器可以采用接、收分开的双探头方式，也可以只用一个自发自收的单探头。电子装置用于产生电信号激励超声换能器发射超声波，并接收和处理经超声换能器转换的电信号。,7-2、常用物位检测仪表四、超声式液位计2、分类：,7-2,、常用物位检测仪表,四、超声式液位计,4,、实例分析：,液介式超声波物位计的测量原理如图。,置于容器底部的超声波换能器向液面发射,短促的超声波脉冲，经时间,t,后，液面处产生的,反射回波又被超声波换能器接收。则由超声波,换能器到液面的距离,H,可用下式求出：,说明：,式中,c,为超声波在被测介质中的传播速度。只要声速已知，可以精确测量时间,t,，求得液位。,7-2、常用物位检测仪表四、超声式液位计4、实例分析：,7-2,、常用物位检测仪表,四、超声式液位计,5,、温度补偿：,超声波在介质中的传播速度易受介质的温度、成分等变化的影响，是影响物位测量的主要因素，需要进行补偿。通常可在超声换能器附近安装温度传感器，自动补偿声速因温度变化对物位测量的影响。还可使用校正器，定期校正声速。,6,、特点：,超声式物位计的构成型式多样，还可以实现物位的定点测量。这类仪表无机械可动部件，安装维修方便；超声液位图 超声换能器寿命长；可以实现非接触测量，适合于有 检测原理 毒、高粘度及密封容器的物位测量；能实现防爆。由于其对环境的适应性较强，应用广泛。,7-2、常用物位检测仪表四、超声式液位计5、温度补偿：,7-2,、常用物位检测仪表,五、物位开关,进行定点测量的物位开关是用于检测物位是否达到预定高度，并发出相应的开关量信号。针对不同的被测对象，物位开关有多种型式，可以测量液位、料位、固,-,液分界面、液,-,液分界面，以及判断物料的有无等。,物位开关的特点是简单、可靠、使用方便，适用范围广。,物位开关的工作原理与相应的连续测量仪表相同，下表列出几种物位开关的特点及示意图。,7-2、常用物位检测仪表五、物位开关进行定点测量的物位,7-2,、常用物位检测仪表,五、物位开关,物位开关的工作原理与相应的连续测量仪表相同，下表列出几种物位开关的特点及示意图。,7-2、常用物位检测仪表五、物位开关物位开关的工作原理,7-3,、影响物位检测的因素,一、液位测量特点：,在实际生产过程中，被测对象很少有静止不动的情况，因此会影响物位测量的准确性。各种影响物位测量的因素对于不同介质各有不同，这些影响因素表现在如下方面。,1,、,稳定的液面是一个规则的表面，但是当物料有流进流出时，会有波浪使液面波动。在生产过程中还可能出现沸腾或起泡沫的现象，使液面变得模糊。,2,、大型容器中常会有各处液体的温度、密度和粘度等物理量不均匀的现象。,3,、容器中的液体呈高温、高压或高粘度，或含有大量杂质、悬浮,物等。,7-3、影响物位检测的因素一、液位测量特点：在实际生产,7-3,、影响物位检测的因素,一、液位测量特点：,1,、,料面不规则，存在自然堆积的角度。,2,、物料排出后存在滞留区。,3,、物料间的空隙不稳定，会影响对容器中实际储量的计量。,二、料位测量特点：,三、界位测量特点：,界位测量的特点则是在界面处可能存在浑浊段。,7-3、影响物位检测的因素一、液位测量特点：1、料面不规,7-4,、物位检测方法小结,1,、,液位检测中：,静压式、浮力式检测方法常用，具有结构简单、工作可靠、精度较高等优点，,缺点：需要在容器上开孔安装引压管或在介质中插入浮筒，因此，不适用于高粘度介质，或易燃、易爆等危害性大的介质。,7-4、物位检测方法小结1、液位检测中：,