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-仪表自动化第四章习题：物位检测-第 7 页第四章 物位检测1.某贮罐内的压力变化范围为1215MPa，要求远传显示，试选择一台DDZ-型压力变送器 (包括准确度等级和量程)。如果压力由12MPa变化到15MPa，问这时压力变送器的输出变化了多少?如果附加迁移机构,问是否可以提高仪表的准确度和灵敏度?试举例说明之。 解：如果已知某厂生产的 DDZ-型压力变送器的规格有：010，16，25，60，100 （MPa）精度等级均为0.5级。输出信号范围为010mA。 由已知条件，最高压力为15MPa，若贮罐内的压力是比较平稳的，取压力变送器的测量上限为 若选择测量范围为025MPa、准确度等级为0.5级,这时允许的最大绝对误差为 由于变送器的测量范围为025MPa，输出信号范围为010mA,故压力为12MPa时,输出电流信号为 压力为15MPa时，输出电流信号为 这就是说,当贮罐内的压力由12MPa变化到15MPa时,变送器的输出电流只变化了1.2mA。在用差压变送器来测量液位时，由于在液位H=0时,差压变送器的输入差压信号p并不一定等于0，故要考虑零点的迁移。实际上迁移问题不仅在液位测量中遇到，在其他参数的测量中也可能遇到。加上迁移机构，可以改变测量的起始点，提高仪表的灵敏度 (只不过这时仪表量程也要作相应改变)。 由本例题可知，如果确定正迁移量为7MPa，则变送器的量程规格可选为16MPa。那么此时变送器的实际测量范围为723MPa，即输入压力为7MPa时，输出电流为0mA；输入压力为23MPa时，输出电流为10mA。这时如果输入压力为12MPa，则输出电流为 输入压力为15MPa时，输出电流为 由此可知，当输入压力由12MPa变化到15MPa时，输出电流变化了1.875mA，比不带迁移机构的变送器灵敏度提高了。变送器的准确度等级仍为0.5级，此时仪表的最大允许绝对误差为(23-7)×0.5% = 0.08MPa，所以，由于加了迁移机构，使仪表的测量误差减少了。 2.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位，如图4-15所示。已知被测液位的变化范围为03m，被测介质密度=900kg/m3 ，毛细管内工作介质密度0=950kg/m3。变送器的安装尺寸为 h1=1m, h2=4m。求变送器的测量范围，并判断零点迁移方向，计算迁移量,当法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时，问对测量有何影响? 图4-15 法兰式差压变送器测液位解：当不考虑迁移量时，变送器的测量范围应根据液位的最大变化范围来计算。液位为3m时，其压差为 这里值得一提的是压力单位Pa用SI基本单位时就相当于m-1·kg·s-2，即所以液柱压力用Hg计算时，只要H用m，用kg/m3，g用m/s2为单位时，相乘结果的单位就是Pa。上述计算结果pmax为26.487kPa，经过圆整后，测量范围可选030kPa。 根据图示，当液位高度为H时,差压变送器正压室所受的压力p1为 负压室所受的压力p2为因此，差压变送器所受的压差为由上式可知，该差压变送器应进行负迁移，其迁移量为 h20g。当差压变送器安装的高度改变时，只要两个取压法兰间的尺寸h2不变，其迁移量是不变的。3.用单法兰电动差压变送器来测量敞口罐中硫酸的密度,利用溢流来保持罐内液位H恒为1m。如图4-16所示。已知差压变送器的输出信号为010mA,硫酸的最小和最大密度分别为min = 1.32(g/cm3),max = 1.82(g/cm3) 图4-16 流体密度测量示意图min=1.32(g/cm3),max= 1.82(g/cm3) 要求:(1)计算差压变送器的测量范围；(2)如加迁移装置，请计算迁移量；(3)如不加迁移装置，可在负压侧加装水恒压器 (如图中虚线所示) ，以抵消正压室附加压力的影响，请计算出水恒压器所需高度h。解：（1）若不考虑零点迁移,那么就要以max来计算差压变送器的测量范围。当=max = 1.82g/cm3时,差压变送器所承受的差压为将H=1m，max=1820kg/m3，g=9.81m/s2代入上式,得 如果选择差压变送器的测量范围为02×104Pa,则当=max= 1.82g/cm3时，对应的变送器输出为 当=min=1.32g/cm3时，其差压为 这时差压变送器的输出为 由上可知，当硫酸密度由最小值变化到最大值时，输出电流由6.475mA变化到8.925mA，仅变化了2.45mA，灵敏度是很低的。 （2）为了提高灵敏度，可以考虑进行零点迁移，提高测量的起始点。考虑到=max时，这时所对应的压差仍为1.785×104Pa，所以在提高测量起始点的同时，测量上限却可以不改变，这样一来，实际量程压缩了。当=min=1.32g/cm3时,pmin=1.295×104Pa。因此可以选择迁移量为1×104Pa ,测量范围为1×1042×104Pa的差压变送器。这时,若=min时,变送器的输出为 当=max时,变送器的输出为 这时由min变到max时,输出电流由2.95mA变为7.85mA,变化了4.9mA,大大提高了仪表的灵敏度。 （3）如果不加迁移装置，而在负压侧加装水恒压器，而迁移量仍为1×104Pa，根据 以水的密度=1000kg/m3代入,得 4.物位检测有哪些方式？物位检测时应注意哪些问题？常用的液位检测仪表有哪些？（1）直读式物位检测仪表 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。主要用于液位检测和压力较低的场合。（2）静压式物化检测仪表 基于流体静力学原理，适用于液位检测。容器内的液面高度与液柱重量所形成的静压力成比例关系，当被测介质密度不变时，通过测量参考点的压力可测知液位。这类仪表有压力式、吹气式等型式。（3）浮力式物位检测仪表 其工作原理基于阿基米德定律，适用于液位检测。漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液面变动时其浮力会产生相应的变化，从而可以检测液位。这类仪表有各种浮子式液位计、浮筒式液位计等。（4）机械接触式物位检测仪表 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、旋翼式等。（5）电气式物位检测仪表 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。（6）其他物位检测方法如声学式、射线式、光纤式仪表等。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）液位测量的特点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。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。容器中的液体呈高温、高压或高黏度，或含有大量杂质、悬浮物等。（2）料位测量的特点料面不规则，存在自然堆积的角度。物料排出后存在滞留区。物料间的空隙不稳定，会影响对容器中实际储量的计量。界位测量的特点界位测量的特点则是在界面处可能存在浑浊段。常用的液位检测仪表:电磁法测量液位、利用液位引起的压力进行检测、利用液体的浮力进行检测.