工业仪表与工程测试第5章物位测量1

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1、第五章物位测量掌握要点：1、物位测量的特点、物位测量仪表的分类；2、压差式水位计：压力式液位计；压差式物位计；3、电接点水位计：水位传感器原理、水位结构、误差、显示方法举例、普通电接点测量筒的缺陷；4、料位计：重锤式、电容脉冲式、阻旋式、—射线式、超声波式；5.1概述物位测量的原因：生产过程中，需要了解罐、塔、库等容器的液位，液体-液体间，液体-固体之间的界面高度，以及固体物料的料位，等。几个概念：物位：容器内所贮存物体的上表面位置。物体可以是流体，固体，也可以是不同物体，或者状态不同物体交接面。界面：指液-液、液-固等的分界面，分别称为液-液、液-固界面。物位测量就是确定液位、

2、料位或界面的位置。物位测量的目的：1通过测量物位，确定容器内原料、半成品，或者产品的数量；2通过测量物位，确定生产过程是否连续，便于控制和调节，满足生产要求。5.1.1物位测量的特点(1)液体为可流动性物体，流进或流出容器时，界面会发生波动。为精确测量液位，应当采取措施，尽量保持被测液面部分的稳定。(2)大型容器内的液体各处温度、密度和粘度可能不均匀。在测量液位时，必须注意仪表的选型和对温度、密度、粘度不均匀所带来测量误差的补偿。料仓或槽斗内安息角、孔隙(3)物料性质不同、颗粒大小不同时，休止角也不同，测量料位须知道休止角，将仪表安装在适当位置，反映料位的真实情况，并尽量避开进料口

3、，或安装防冲击挡板，以免物料因由上而下的直接冲击而损坏仪表。(4)由于物料受含水量、粘性、颗粒形状差异，以及容器结构、进、出料口位置等因素的影响，出料口附近往往会出现如图5-1所示的大孔隙(俗称“架桥”)。这种孔隙将对容器中物料实际贮量的测量产生影响。因此，在测量时必须加以消除。（5）很多对象只需测量上、下限，并不连续测量。实际上，这很难办到(6)测量范围宽（几毫米到上百米），测量对象多，故测量仪表品种多，测量原理也较多。(7)测量条件恶劣（高温、高压、低比重介质、强腐蚀介质）5.1.2物位仪表的类型(1)直读式物位仪表原理：连通器原理例：玻璃管液位计、玻璃板液位计(2)浮力式液位

4、仪表原理：浮子高度随液位变化而改变，或对浸没于液体中的浮子的浮力随液面高度变化的原理工作的。(3)差压式物位仪表原理：容器内物位改变，造成液柱产生的静压变化原理工作。1）压力式物位仪表；2）差压式物位仪表(4)电磁式物位仪表原理：将物位变化转换为电量变化，通过测量这些电量变化间接测量物位。例：电阻式（电极式）、电容式和电感式，还有利用压磁效应工作的物位仪表。(5)核辐射式物位仪表原理：利用核辐射透过物料时，物质对放射性同位素放射的射线（常为g射线）的吸收作用为基础进行物位测量。(6)声波式物位计原理：利用超声波在气体、液体或固体中衰减的程度、穿透能力和辐射声阻抗等各不相同的性质进行

5、物位测量。分类：1）声波遮断式物位计2）声波反射式物位仪3）声阻尼式物位仪(7)光学式物位仪表原理：利用物位对光波的遮断和反射原理工作，光源可以是普通的白炽灯光或激光等。（8）机械接触式：重锤式、旋翼式、音叉式1）2）3）5.1.3物位仪表使用时应考虑的因素1)被测对象的状态液体：温度、压力、比重、粘度、粘附性、气泡、悬浮物、介电常数、电导率、液位变化速度等。固体：温度、压力、比重、粘附性、含水量、粒度、物料变化速度等。2)被测物位要求连续测量，报警或控制。3)测量范围。4)测量精确度或控制精确度。5)容器情况：开口或密闭，大小、形状等。6)是否要求防腐蚀或防爆，及要求的防爆等级。

6、7)工作环境：湿度、温度，烟雾、灰尘、磁场、放射性、振动等。8)安装位置：接触介质否？垂直或水平安装?在容器的何处？5.2压差式物位计5.2.1概述分类：压力式物位计和差压式物位计。特点1测量范围大；2检测部件除膜片外，无可动部件；3可以测量黏度大、容易结晶、有悬浮物或腐蚀性介质的场合；4测量结果受介质密度变化影响小。5.2.2压力式液位计原理：根据容器内液面高度H和液柱质量造成的静压力p成比例关系，确定液面的位置。图5-2为基本原理图。P=ρgH(5-1)广泛应用于开口容器和受压容器中的物位测量。5.2.3差压式物位计1利用差压法测量液位原理说明：图5-3所示。Δp=p2-p0=

7、p1+p0-p0=p1而p1=ρgH，因此H=p1/(ρg)2测量锅炉水位的差压式水位计图5-4所示（自学）组成：平衡容器、差压变换器和显示仪表。特点：可以连续显示水位，也可以发报警告和向水位调节器提供信号。1）平衡容器组成平衡容器负压管、正压管、冷凝容器、上下连接管组成。工作原理：平衡容器就是水位传感器，在起内部造成一个恒定的水静压力，使之与被测水位形成的水静压力相比较，输出二者之差，从而测出被测液体的水位高度。负压管正压管冷凝容器主要问题：介质密度会因为温度和压力