3.4物位检测与仪表解析

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,*,第四节 物位检测与仪表,物位检测方法及仪表,物位检测方法,应用浮力原理检测物位,应用静压原理检测物位,应用超声波反射检测物位,本章主要内容,物位检测及仪表,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。,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。,在物位检测中，有时需要对物位进展连续检测，有时只需要测量物位是否到达某一特定位置，用于定点物位测量的仪表称为物位开关 。,液位容器中的液体介质的凹凸。,料位容器中固体或颗粒状物质的积存高度。,物位的根本概念,物位检测及仪表,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展,经济核算；,为了监视或把握容器的物位，使它保持在规定的范围内；,对它的上下极限位置进展报警，以保证生产安全、正常,进展。,把握、计量、报警等。,检测方法分类,直读式物位仪表：玻璃管液位计、玻璃板液位计等。,差压式物位仪表：利用液柱或物料积存对某定点产生压力的原理而工作。,浮力式物位仪表：利用浮子高度或浮力随液位高度而变化的原理工作。,电磁式物位仪表：使物位的变化转换为一些电量的变化，如电容。,核辐射物位仪表：利用射线透过物料时其强度随物质层的厚度而变化的原,理。,声波式物位仪表：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波,反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位。依据工,作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式。,光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作。,物位检测及仪表,浮力式液位计,根本工作原理,浮,筒,G,F,弹,F,浮,浮筒,弹簧,磁钢室,输出指示器,主要由四个根本局部组成：浮筒、弹簧、磁钢室和输出指示器。,当浮筒沉醉在液体中时，浮筒将受到向下的重力G、向上的浮力F浮和弹簧弹力F弹的复合作用，弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移，再通过输出指示器内磁感应元件和传动装置或变换输出装置，使其指示出液位或输出与液位对应的电信号。,内置式,外置式,静井,特点和要求,浮筒式液位计通常有内置式和侧装外置式两种安装方式，测量原理完全一样，但外置式安装更适用于温度较高的场合。,物位检测及仪表,差压式液位变送器,P=,1,gH,P=1gH -2gh2-h1,P=,1,gH +,1,gh,1,无迁移,负迁移,迁移量：,-2gh2-h1,正迁移,迁移量：,1,gh,1,物位检测及仪表,差压变送器测量液位时的零点迁移问题重点,安装位置条件不同存在着仪表零点迁移问题,特征：差压变送器的正压室取压口正好与容器的最低液位Hmin=0处于同一水平位置。作用于变送器正、负压室的差压P与液位高度H的关系为P=Hg。,当H =0时，正负压室的差压P=0，变送,器输出信号为4mA,当H= Hmax时，差压Pmax=gHmax，,变送器的输出信号为20 mA，,无迁移,零点迁移的目的：使H0时，变送器输出为Iomin如4mA,物位检测及仪表,负迁移,差压变送器的正、负压室的压力分别为,正、负压室的压差为：,当被测液位,H=0,时，,P= -(h,2,-h,1,),2,g0,，从而使变送器在,H=0,时输出电流,大于,4 mA,；,H=Hmax,时，输出电流大于,20 mA,。,物位检测及仪表,应用静压原理检测物位,a无迁移 b负迁移 c正迁移,0,5000,4,20,2000,7000,P (Pa),-2000,3000,I,0,(mA),某压力变送器的测量范围,：,0,5000Pa,，,当有迁移时，设固定差压 =2023Pa，无迁移、正负迁移如以下图。,为什么要用法兰式差压变送器？,工作原理,d,D,L,由两个同轴圆柱极板组成的电容器，当两极板之间填充介电常数为,1,的介质时，两圆筒间的电容量为：,当极板之间一局部介质被介电常数为2的另一种介质填充时，可推导出电容变化量,当电容器的几何尺寸和介电常数保持不变时，电容变化量就与物位高度,H,成正比。,D,d,L,H,电容式物位计,电容式物位计可以用于液位的测量，也可以用于料位的测量，但要求介质的介电常数保持稳定。在实际使用过程中，当现场温度、被测液体的浓度、固体介质的湿度或成分等发生变化时，介质的介电常数也会发生变化，应准时对仪表进展调整才能到达预想的测量精度。,当测量不导电介质的物位时，可用同心套筒电极，如图2-72所示；也可以在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，如图2-73所示。当测量导电液体时，可以用包有确定厚度绝缘外套的金属棒做内电极，而外电极即液体介质本身，这时液位的变化引起极板长度的转变，如图2-74所示。,物位检测及仪表,应用超声波反射检测物位,依据超声波从放射到接收反射回波的时间间隔大小与被测介质高度成比例关系的原理，实现液位测量的。,测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界面放射超声波，经过时间t后，便可接收到从界面反射回来的回波信号。,测量原理,依据传声介质的不同可以分为：液介式、气介式、固介式三种。,V-超声波在液体中的传播速度,H -从探头至界面的距离被测介质物位高度,t -超声波从探头放射至液面反射回来的时间,物位检测及仪表,超声波物位计,超声波物位计由超声波放射、接收器探头及显示仪表组成。,超声波物位计原理框图,超声波物位计的原理 物位计以微处理机8031单片机为核心，进展超声波的放射、接收把握和数据处理，具有声速温度补偿功能及自动增益把握功能。,其它物位计：,核辐射物位计；,磁致伸缩式液位计；,光纤式液位计；,称重式液罐计量仪,物位检测及仪表,