其他物位计..ppt
物位计物位计一、物位的概念一、物位的概念二、常见物位计二、常见物位计三、其他物位计三、其他物位计一、物位的概念物位有三种类型，分别为物位有三种类型，分别为:1 1、液位、液位气气/汽液界面汽液界面2 2、界面、界面两种不同液体间的接触面两种不同液体间的接触面3 3、料位（面）、料位（面）粉粒体的容高粉粒体的容高物位计的作用物位计的作用：1、确定容器中的贮料数量，以保证连续、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；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，使它保为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内持在规定的范围内 3、对它的上下极限位置进行报警，以保对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行证生产安全、正常进行 常见液位计的常见液位计的安装位置示意图安装位置示意图一、电容式物位计一、电容式物位计原理原理 电容式物位计的电容电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工形电容器原理进行工作的，将电容器插入作的，将电容器插入被测物料中，电极浸被测物料中，电极浸入物料中的深度随物入物料中的深度随物位高低变化，引起电位高低变化，引起电容量的变化从而检测容量的变化从而检测出物位。出物位。图4-8 电容器的组成1内电极；2外电极当当 D D 和和 d d 一定时，电容量一定时，电容量 C C 的大小与极板的长度的大小与极板的长度 L L 和和介质的介电常数介质的介电常数的乘积成的乘积成比例。比例。两圆筒间的电荷量两圆筒间的电荷量C 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由此得出电容量的变化与液位高度由此得出电容量的变化与液位高度H H成正比。成正比。该法是利用被测介质的介电系数该法是利用被测介质的介电系数与空气介与空气介电系数电系数0 0不等的原理进行工作，（不等的原理进行工作，（-0 0）值越大，仪表越灵敏。电容器两极间的距离值越大，仪表越灵敏。电容器两极间的距离越小，仪表越灵敏。越小，仪表越灵敏。1金属电极棒；2容器壁图4-10 料位检测 对于料物的检测对于料物的检测用电容法可以测量固体块状颗用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间磨损较大，容易粒体及粉料的料位。由于固体间磨损较大，容易“滞留滞留”，可用电极棒及容器壁组成电容器的两极来，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。测量非导电固体料位。左图所示为用金属电极棒插入容器左图所示为用金属电极棒插入容器来测量料位的示意图。来测量料位的示意图。18UY-550UY-550系列电容式物系列电容式物位计位计 原理原理 电容物位计探杆与金属电容物位计探杆与金属容器壁分别形成物位电容器壁分别形成物位电容的两个极板，利用物容的两个极板，利用物料与空气的介电常数不料与空气的介电常数不同，物料的变化引起两同，物料的变化引起两极电容的变化，电容的极电容的变化，电容的变化量经过电容物位计变化量经过电容物位计中的变送器，将测到的中的变送器，将测到的电容量转换为连续的电容量转换为连续的420mA模拟信号输出。模拟信号输出。产品用途产品用途UY-550UY-550系列电容物位计是被用来对罐、仓中的物料进行连系列电容物位计是被用来对罐、仓中的物料进行连续测量的一种工业仪表续测量的一种工业仪表它适用于液体、粉状和小颗粒固体以及腐蚀性液体的连续它适用于液体、粉状和小颗粒固体以及腐蚀性液体的连续测量及检测。被检测介质的相对介电常数应不小于测量及检测。被检测介质的相对介电常数应不小于1.51.5。安装安装安装时环境温度为安装时环境温度为-30-30+80+80 储罐中介储罐中介质温度质温度-30-30+120+120仪表上的螺纹旋紧在金属罐上。也可连接仪表上的螺纹旋紧在金属罐上。也可连接在法兰上。在法兰上。仪表的探杆电极不得与罐的加料口处的料仪表的探杆电极不得与罐的加料口处的料流相交，避开放料口，以免造成错误信号流相交，避开放料口，以免造成错误信号的输出的输出电容式物位计的优缺点电容式物位计的优缺点优点优点电容物位计结构简单、使用方便、易于拆电容物位计结构简单、使用方便、易于拆装或者调试。装或者调试。缺点缺点介质在不同温度、浓度时，介电常数会改介质在不同温度、浓度时，介电常数会改变，所以不能用于较精确的测量。变，所以不能用于较精确的测量。二、核辐射物位计原理原理 放射性同位素的辐射线射入一定厚度的介放射性同位素的辐射线射入一定厚度的介质时，部分粒子因克服阻力与碰撞动能消质时，部分粒子因克服阻力与碰撞动能消耗被吸收，另一部分粒子则透过介质。射耗被吸收，另一部分粒子则透过介质。射线的透射强度随着通过介质层厚度的增加线的透射强度随着通过介质层厚度的增加而减弱，在测定通过介质后的射线强度就而减弱，在测定通过介质后的射线强度就能知道介质的厚度。能知道介质的厚度。结构结构 入射强度为入射强度为 的放射的放射源，随介质厚度而呈源，随介质厚度而呈指数规律衰减，即指数规律衰减，即 介质层的厚度，在介质层的厚度，在这里指的是液位和料这里指的是液位和料物的高度，这就是放物的高度，这就是放射线检测物位法。射线检测物位法。图4-10 核辐射物位计示意图1辐射源；2接受器 用探头检测出随料位变化的射线强度信号，再 经过核电子学处理，最后转换成适当的电信号就可以用来显示料位。以下是常见的大量程料位测量形式：安装1.探测器的安装 将放射源和探测器对称地安装在被测容器的两侧，探测器的安装必须紧固，避免震动。放射源支架的设计应考虑到放射源是否需要二次防护以及设备检修时放射源的处置。在放射源附近应固定安装放射性警示标记牌。2.电缆铺设 电缆应敷设在仪表电缆槽内，或依照厂家要求敷设，保证电缆不受高温和外部机械损伤，仪表电缆不要同可能产生火花的设备电源线或者设备控制电缆靠在一起。日常维护1、管理 仪表标定之后，应将标定数据做好记录。应定期与工艺配 合，分析料位指示的可靠性。每年应至少重新标定一次，若条件允许也可每月标定一次，以保证仪表使用的可靠性。2、可能出现的故障及排除方法 当仪表自动指示E-0 状态时，应重新设定仪表的标 定数据。当仪表自动指示E-1 状态时，说明探测器有故 障。请返回厂家维修。3、放射源防护灌的开关部位应当定期的润滑，以防止放射 源防护罐不能打开或者不能关闭。核辐射物位计的优缺点核辐射物位计的优缺点优点优点可以不接触被测物质，适用于测量高温、高压、可以不接触被测物质，适用于测量高温、高压、强腐蚀、剧毒、有爆炸性等物质。强腐蚀、剧毒、有爆炸性等物质。几乎不受任何外界环境的干扰，测量数值非常精几乎不受任何外界环境的干扰，测量数值非常精确。确。缺点缺点安装和日常维护比较繁琐。安装和日常维护比较繁琐。放射性物质对人体有害，使用时有一定的危险性。放射性物质对人体有害，使用时有一定的危险性。三、雷达式液位计三、雷达式液位计原理原理 雷达式液位计是一种采用微波技术的液雷达式液位计是一种采用微波技术的液位计，它采用发射位计，它采用发射反射反射接收的工作模接收的工作模式式。雷达式液位计的天线发射出电磁波，。雷达式液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：面的距离成正比，关系式如下：因所以 由上式可以看出只要测由上式可以看出只要测得时间得时间t，就可计算出液位，就可计算出液位的高度的高度图4-12 雷达式液位计示意图 雷达探测器对时间的测量方式有两种，雷达探测器对时间的测量方式有两种，分别是微波脉冲法和连续波调频法。分别是微波脉冲法和连续波调频法。采用调频连续波技术的液位计，功耗采用调频连续波技术的液位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制供电，容易实现用二线制供电，容易实现本质安全本质安全，精确精确度度高，适用范围更广。高，适用范围更广。微波脉冲法：微波脉冲法常采用合成脉冲波的方法，即对发射波和反射波进行合成，得到合成脉冲雷达波，然后通过测量发射波和反射波的频率差，来间接计算脉冲波的往返时间t，这样就可以计算出被测的液位高度H图4-13 微波脉冲法原理示意图雷达液位计的特点雷达液位计的特点:(1)雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不存在机械磨损，雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不存在机械磨损，使用寿命长。使用寿命长。(2)雷达液位计测量时发出的电磁波能够穿过真空，不需要传输媒雷达液位计测量时发出的电磁波能够穿过真空，不需要传输媒介，具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点，能用于挥发的介介，具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点，能用于挥发的介质如质如粗苯粗苯的液位测量。的液位测量。(3)雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量。电磁波在液位表雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量。电磁波在液位表面反射时，信号会衰减，当信号衰减过小时，会导致雷达液位计无法面反射时，信号会衰减，当信号衰减过小时，会导致雷达液位计无法测到足够的电磁波信号。导测到足够的电磁波信号。导电介质电介质能很好地反射电磁波能很好地反射电磁波,甚至微导电甚至微导电的物质也能够反射足够的电磁波。的物质也能够反射足够的电磁波。介电常数介电常数大于大于1.5的非导的非导电介质电介质(空空气的气的介电常数介电常数为为1.0)也能够保证足够的反射波，也能够保证足够的反射波，介电常数介电常数越大，反射越大，反射信号越强。在实际应用中，几乎所有的介质都能反射足够的反射波。信号越强。在实际应用中，几乎所有的介质都能反射足够的反射波。(4)采用非接触式测量，不受槽内液体的密度、浓度等物理特性的采用非接触式测量，不受槽内液体的密度、浓度等物理特性的影响。影响。(5)测量范围大，最大的测量范围可达测量范围大，最大的测量范围可达035m，可用于高温、高压，可用于高温、高压的液位测量。的液位测量。(6)天线等关键部件采用高质量的材料，抗腐蚀能力强，能适应腐天线等关键部件采用高质量的材料，抗腐蚀能力强，能适应腐蚀性很强的环境。蚀性很强的环境。(7)雷达式液位计在使用时，若被检测的介质的介电常数较小，反雷达式液位计在使用时，若被检测的介质的介电常数较小，反射信号就会被衰弱，所以在检测相对介电常数底的物质时应使用导波射信号就会被衰弱，所以在检测相对介电常数底的物质时应使用导波管来增强反射信号，在测量浮顶罐和球罐的液位时，一般要使用导波管来增强反射信号，在测量浮顶罐和球罐的液位时，一般要使用导波管。管。雷达式物位计四、称重式液位计量仪 直径很大的大型贮罐，即使液位变化直径很大的大型贮罐，即使液位变化12毫米，就会有几百公斤到几吨的差别，毫米，就会有几百公斤到几吨的差别，所以液位的测量要求很精确。同时密度会所以液位的测量要求很精确。同时密度会随温度的变化，且各处温度很不均匀，因随温度的变化，且各处温度很不均匀，因此即使液位测得很准，也无法反映罐中的此即使液位测得很准，也无法反映罐中的真实质量储量。称重式液罐计量仪基本上真实质量储量。称重式液罐计量仪基本上能解决上述问题能解决上述问题。原理：称重仪是根据天平的原理设计的 图4-14 称重式液罐计量仪1下波纹管；2上波纹管；3液相引压管；4气相引压管；5砝码；6丝杠；7可逆电机；8编码盘；9发讯器罐顶与罐底的压力差作用于杠杆罐顶与罐底的压力差作用于杠杆L L1 1，另一端由讯号另一端由讯号发生器、控制器和可逆电机推动砝码移动，使杠发生器、控制器和可逆电机推动砝码移动，使杠杆达到新的平衡。杆达到新的平衡。杠杆平衡关系：杠杆平衡关系：所以如果液罐是均匀截面，截面积为如果液罐是均匀截面，截面积为A，液罐的满液罐的满载储量为载储量为M0，则，则其他物位计重锤试探式料位计重锤试探式料位计音叉式物位计音叉式物位计振动棒式物位开关振动棒式物位开关皮带机物位探头容器垂直安装垂直安装高位高位低位低位射频导纳式物位计射频导纳式物位计磁致伸缩液位计磁致伸缩液位计发生扭转产生发生扭转产生声波处声波处磁浮子磁力线磁浮子磁力线电流磁力线电流磁力线发射接受装置发射接受装置电接点式液位传感器电接点式液位传感器磁翻板式液位计磁翻板式液位计磁性浮球随被测液位磁性浮球随被测液位沿测量导管作上下移沿测量导管作上下移动动,其磁体使相应位置其磁体使相应位置的两色磁翻板翻转的两色磁翻板翻转,根据翻板的颜色变化，根据翻板的颜色变化，即可得到相应的液位即可得到相应的液位磁浮子舌簧管液位计磁浮子舌簧管液位计 磁性浮球随被测液位磁性浮球随被测液位沿测量导管作上下移沿测量导管作上下移动动,其磁体使导管内相其磁体使导管内相应位置的舌簧管瞬时应位置的舌簧管瞬时切换切换,输出相应的位输出相应的位置触点信号。置触点信号。浮球式液位计浮球式液位计 液位的变化使浮球带液位的变化使浮球带动连杆转动，转动角动连杆转动，转动角度可以转化为刻度指度可以转化为刻度指示，也可以将转动通示，也可以将转动通过机构转化为电信号过机构转化为电信号。用钢带代替绳索并实用钢带代替绳索并实现机械计数的钢带浮现机械计数的钢带浮子液位计子液位计
