石油大学化工仪表物位测量及变送课件.ppt

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1、第三章物位测量及变送物位概念，恒浮力式、变浮力式物位计的结构、原理及适用场合，差压式物位计迁移，电容式物位计原理，雷达式液位计原理、特点。内容：第一节概述第二节浮力式液位计第三节差压式液位计第四节其他物位计重点：第一节概述物位-----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液位---气液交界面界面---两种不同液体间的接触面料位---固体的容积高度。物位检测的作用①确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算；②为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内；③对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。物位计类型：1、

2、直读式液位计连通器原理，玻璃管，玻璃板，磁翻板等2、浮力式：恒浮力式（浮球、浮标）、变浮力式3、差压式物位计4、电容式、核辐射式、超声波式、雷达式、射频导纳式等差压静压雷达音叉浮子电容测量尺视窗玻璃板核子WeightUltrasonicGap超声浮桶音叉阻旋第二节浮力式液位计一、恒浮力式恒浮力式是指维持浮力不变，浮标一直漂浮在液面上,浮标随着液面的高低变化,浮标位置的变化通过传递机构传出容器外,可进行指示或其它转换。恒浮力式液位计有:自动跟踪式液位计、浮球式液位计、磁翻转式液位计和浮子钢带式液位计等。磁翻板/磁浮子液位计侧装式浮球液位计：空心金属球由连杆连至容器外,转动点在容器壁上,连

3、杆另一端有平衡重锤来维持平衡,液位变化带动连杆转动，转动的角度转化为刻度指示,转动通过一定机构转换成电(气)信号远传。特点：适用于温度、粘度较高而压力不太高的密闭容器内的液体介质的液位测量。顶装式浮球液位计：本体内的传感器受本体外的浮子作用促使干簧模组吸合或断开，并将液位信号转变为4～20ma的连续电流信号或者电阻信号浮子钢带液位计：根据力平衡原理设计。浸在被测液体中的浮子受到重力W，浮力F和由平衡弹簧产生的恒定拉力P的作用，当三个力的矢量和等于零时，浮子处于平衡静止状态，液体浸没浮子的高度h为恒定值，当液位发生变化时浮子将随之产生位移，与浮子连接的高精度冲孔传动钢带就带动链轮转动，把

4、液位变化为角位移信号，由传动销输出和变送器耦合，由与链轮同轴的计数器显示液位数值。仪表由液位检测装置—浮子，高精度位移传动系统—传动钢带及链轮、恒力装置—平衡弹簧组件、显示器—计数器、导管支架、弯头、钢丝拉紧器底部固定器等安装附件组成。适用范围：圆柱形锥顶或拱顶罐浮顶罐地下罐或罐顶安装被测介质带有挥发性、腐蚀性气体、随温度介质密度和黏度变化较大或其它原因需要容器与仪表密封隔离。广泛应用于石油、化工、电力、冶金、环保、食品等工业部门，将容器中的液位变化转换成模拟信号、电脉冲信号或开关信号远传至控制室显示。二、变浮力式——扭力管式液位计浸没于液体中的物体随浸没程度的变化而使之所受浮

5、力发生变化，检测出浮力变化则可知液位高度，属于这种液位计的有浮筒式液位计。原理：当液位低于浮筒下端时，浮筒的全部重量作用在杠杆上，此时作用力为Ｆ0=Ｗ，此时扭力管产生最大扭角△θmax（约为7°）。式中A—浮筒的截面积；X—浮筒上移的距离；ρ—被测液体的密度。满量程时扭力管产生最小扭角为△θmin(约为2°)。浮筒上移的距离与液位高度成正比，即X=KH，所以上式可以写成为当液位为高度H时，浮筒的浸没深度为H-X，作用在杠杆上的力为转换部分电动转换是将扭力管输出的角位移转换成4～20mA的电流输出，主要由振荡器、涡流差动变压器、解调器、直流放大器组成。设动臂转角变化用Δθ表示，则式中K—

6、比例系数，K=0～100%。振荡器为一多谐振荡电路，产生6KHz正弦电压，作为涡流差动变压器初级线圈的激励电压。当动臂短路环转至中舌最左端时，K=0；当动臂短路环转至中舌最右端时，K=100%。由此可得Φ01=KΦ0Φ02=（1-K）Φ0由于次级线圈感应电压与穿过线圈的交流磁通成正比，铁芯左右两臂及两次级线圈完全对称，因此u1=KZφ0=Zφ01u2=(1-K)Zφ0=Zφ02Z—磁通电压转换系数将差动电压输入到解调器中，变为直流电压，进一步处理供输出。浮筒式液位计的量程：决定于沉筒的长度。浮筒式液位计只能用于测量轻、净介质。浮筒式液位计的输出信号不仅与液位高度有关,还与被测介质的密度

7、有关(浮力与液体密度有关),因此当所测介质密度变化时,必须进行密度修正。常见量程有：300，500，800，1200，1600，2000mm等。适用密度：0.5----1.5第三节差压式液位计一、工作原理P=gh测量压力（差压）可以实现液位、密度测量。差压测敞口容器压力：P—测压仪表指示值H—液位的高度ρ—液体的密度g—重力加速度差压测密闭容器压力：PA、PB——分别是液面上部气体压力和液面以下H深度的压力。LLPsHPLP敞口罐密闭罐Dry