化工仪表及自动化厉玉鸣第三版第4章

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1、化工仪表及自动化第四章物位检测内容提要物位检测的意义及主要类型压差式液位计工作原理零点迁移问题用法兰式差压变送器测量液位其他物位计电容式物位计核辐射物位计雷达式液位计称重式液罐计量仪1第一节物位检测的意义及主要类型2几个概念液位料位液位计料位计界面计测量物位的两个目的按其工作原理分为直读式物位仪表差压式物位仪表浮力式物位仪表电磁式物位仪表核辐射式物位仪表声波式物位仪表光学式物位仪表第二节差压式液位计将差压变送器的一端接液相，另一端接气相因此3一、工作原理图4-1差压式液位计原理图第二节差压式液位计当用差压式液位计来测量液位时,若被测容器是敞口的,气相压力为大气

2、压,则差压计的负压室通大气就可以了,这时也可以用压力计来直接测量液位的高低。若容器是受压的,则需将差压计的负压室与容器的气相相连接。以平衡气相压力pA的静压作用。结论4第二节差压式液位计5二、零点迁移问题在使用差压变送器测量液位时，一般来说实际应用中，正、负室压力p1、p2分别为则图4-2负迁移示意图第二节差压式液位计迁移弹簧的作用改变变送器的零点。迁移和调零都是使变送器输出的起始值与被测量起始点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移量则比较大。迁移同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，它不改变量程的大小。6第二节差压式液位计图4-3正负迁

3、移示意图图4-4正迁移示意图举例某差压变送器的测量范围为0～5000Pa，当压差由0变化到5000Pa时，变送器的输出将由4mA变化到20mA，这是无迁移的情况，如左图中曲线a所示。负迁移如曲线b所示，正迁移如曲线c所示。7一般型号后面加“A”的为正迁移；加“B”的为负迁移。第二节差压式液位计三、用法兰式差压变送器测量液位单法兰式双法兰式法兰式差压变送器按其结构形式8为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使用法兰式差压变送器，如下图所示。图4-5法兰式差压变送器测量液位示意图1—法兰式测量头；2—毛细

4、管；3—变送器第二节差压式液位计图4-6单法兰插入式差压变送器1—挡板；2—喷嘴；3—弹簧；4—反馈波纹管；5—主杠杆；6—密封片；7—壳体；8—连杆；9—插入筒；10—膜盒图4-7双法兰式差压变送器1—挡板；2—喷嘴；3—杠杆；4—反馈波纹管；5—密封片；6—插入式法兰；7—负压室；8—测量波纹管；9—正压室；10—硅油；11—毛细管；12—密封环；13—膜片；14—平法兰9第三节其他物位计一、电容式物位计1.测量原理图4-8电容器的组成1—内电极；2—外电极两圆筒间的电容量C当D和d一定时，电容量C的大小与极板的长度L和介质的介电常数ε的乘积成比例。10通

5、过测量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同液体的分界面。第三节其他物位计2.液位的检测4-9非导电介质的液位测量1—内电极；2—外电极；3—绝缘套；4—流通小孔当液位为零时，仪表调整零点，其零点的电容为对非导电介质液位测量的电容式液位传感器原理如下图所示。当液位上升为H时，电容量变为电容量的变化为11第三节其他物位计电容量的变化与液位高度H成正比。该法是利用被测介质的介电系数ε与空气介电系数ε0不等的原理进行工作，（ε-ε0）值越大，仪表越灵敏。电容器两极间的距离越小，仪表越灵敏。结论12第三节其他物位计3.料位的检测用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉

6、料的料位。由于固体间磨损较大，容易“滞留”，可用电极棒及容器壁组成电容器的两极来测量非导电固体料位。左图所示为用金属电极棒插入容器来测量料位的示意图。电容量变化与料位升降的关系为131—金属电极棒；2—容器壁图4-10料位检测第三节其他物位计优点电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。缺点需借助较复杂的电子线路。应注意介质浓度、温度变化时，其介电系数也要发生变化这种情况。14第三节其他物位计二、核辐射物位计射线的透射强度随着通过介质层厚度的增加而减弱，具体关系见式（4-9）。（4-9）图4-10核辐射物位计示意图1—辐射源；2—接受器特点适用于高温、高压容器、

7、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态的介质的物位测量，还可以测量高温融熔金属的液位。可在高温、烟雾等环境下工作。但由于放射线对人体有害，使用范围受到一些限制。15第三节其他物位计三、雷达式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第三节其他物位计图4-12雷达式液位计示意图雷达波由天线发出到接收到由液面来的反射波的时间t由下式确定由于故雷达探

8、测器对时间的测量有微波脉冲法及连续波调