物位检测仪表.pptx
5.1 浮子式液位计原理：在液体中放置一个浮子，浮子随液面原理：在液体中放置一个浮子，浮子随液面变化而自由浮动，借此测量液位。变化而自由浮动，借此测量液位。F浮浮不变。不变。1-浮子，2-磁铁，3-铁心,4-导轮，5-非导磁管，6-浮球，7-连杆，8-转动轴,9-重锤，10-杠杆(a)浮子式(敞口容器)(b)浮子式(密闭容器)(c)浮球式第1页/共37页 浮球式液位控制器配合电磁阀门执行机构，可实现阀门的自动启停，进行液位的自动控制。第2页/共37页磁翻转浮标液位计NS NSNSNSNSNSNSNSNSNSNS NSNSNSNSSN 为为克克服服玻玻璃璃管管浮浮标标液液位位计计易易碎碎问问题题，在在浮浮标标上上设设置置永永久久磁磁铁铁1，安安装装在在非非导导磁磁不不锈锈钢钢导导筒筒内内，它它随随导导筒筒内内的的液液位位升升降降，借借助助于于磁磁耦耦合合作作用用，使使导导管管外外翻翻转转箱箱内内的的红红白白相相间间的的翻翻板板或或翻翻球球2依依次次翻翻转转有有液液体体的的位位置置红红色色朝朝外外，无无液液体体的的位位置置白白色色朝朝外外，因因此此红红色色就就是是液液位位所所在在，液液位位高度由标尺显示。高度由标尺显示。第3页/共37页5.2 差压式液位计 原理：容器内液位变化时，液柱产生的静压也相应变化。差压计测得的差压与液位高度成正比。常用来测量敞口容器和密封容器的液位。5.2.1敞口容器的液位检测5.2.2密闭容器的液位检测5.2.3法兰式差压变送器第4页/共37页5.2.1 敞口容器的液位检测压力传感器测量液位（静压）原理图(1)利用压力传感器（或压力表）直接测量第5页/共37页压力与液位的关系为：式中：H液位高度（m）；液体的密度（kg/m3）；g重力加速度（m/s2）；p容器底部的压力（Pa）。如果压力传感器与容器底部不在相同高度处，导压管内的液柱压力必须用零点迁移方法解决。工业生产中普遍采用差压传感器来测量液位，第6页/共37页敞口容器液位测量(a)差压变送器的安装；(b)零点正迁移坐标图(2)差压变送器测量第7页/共37页 差压计(DDZ-)两侧压力：P1=hg+(h1+h2)g P2=0(表压)压差P为：P=P1-P2=hg+(h1+h2)g=h g+Z0 Z0零点迁移量，Z0=(h1+h2)g 由于Z0的存在，变送器输出信号不能正确反应液位的高低（h=0 时P=Z0）。变送器正常使用要求是：当液位0H，输出电流420mADC，所以必须设法抵消Z0的影响。第8页/共37页零点迁移的原因 当变送器安装位置固定，Z0固定，将变送器零点沿P的坐标方向迁移Z0，从而使变送器可满足正常使用的要求。零点迁移分类 零点正迁移、零点负迁移零点迁移实质 正负迁移实质是通过改变变送器的零点；同时改变量程上下限，而不改变量程的大小。第9页/共37页密闭容器液位测量(a)差压变送器的安装；(b)零点负迁移坐标图5.2.2 密闭容器的液位检测第10页/共37页气相连通管内充以高度为h3的隔离液，一般取隔离液密度2被测液密度1，差压变送器两侧压力：P1=(h+h1+h2)1g P2=h3 2g P=P1-P2 =h1g-h32-(h1+h2)1g =h 1g+Z0 Z0零点迁移量，Z0=-h32-(h1+h2)1g Z0为负迁移，即沿P坐标的负方向移动Z0的位置。第11页/共37页用差压变送器测量密闭容器的液位。设被测液体的密度13，连通管内充满隔离液，其密度23；设液位变化范围为1250mm，h1=50mm，h2=2000mm。v问（1）差压变送器的零点要进行正迁移还是负迁移？v（2）变送器的量程应选择多大？v（3）零点迁移后测量上、下限各是多少？第12页/共37页解：P1 =(h+h1)1g P2=h22g P=P1-P2 =h 1g-(h2 2g-h1 1g)=h 1g+Z0（1）零点负迁移（最低液位处，h=0)Z0=-(2900-0.05 800)10/103（2）变送器的量程H 1g=1.25800 10/1000=10kPa（3）零点迁移后测量上、下限为-17.6-7.6 kPa第13页/共37页思考：请判断下面三种安装方式是否需要进行零点迁移?应向何方向进行?(a)(b)(c)第14页/共37页法兰式差压变送器测量液位示意图1-平法兰测头；2-毛细管；3-差压变送器；4-插入式法兰测头原理：法兰测头是一不锈钢膜盒，膜盒内充以硅油，用毛细管引到差压变送器的测量室。5.2.3 法兰式差压变送器使用于有腐蚀性、含固体颗粒、易结晶、易沉淀或粘度大的液体，因为容易造成堵塞的场合。第15页/共37页用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位，如图所示。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=950kg/m3。变送器的安装尺寸为h1=1m，h2=4m。求变送器的测量范围，并判断零件迁移方向，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？h2h1p0H+-_图 法兰式差压变送器测液位P00第16页/共37页解变送器的测量范围应根据液位的最大变化范围来计算。测量范围可选030kPa。如图所示，当液位高度为h时，差压变送器正、负压室所受压力p1，p2分别为：差压变送器输入信号为：由上式可知，当h=0时，p=-h20g0，所以，应进行负迁移，其迁移量应为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尺寸h h2 2不变，其迁移量是不变的。不变，其迁移量是不变的。第17页/共37页5.3.1 检测原理利用电容器间介质不同时，电容量不同，可测定液位、料位或不同液体的分界面。电容物料传感器大多是同轴的圆筒同轴的圆筒形电容器。圆筒形电容器1-内电极；2-外电极5.3 电容式物位计第18页/共37页 D、d一定，CL。将电容传感器插入被测介质中，电极浸入介质中的深度随物位高低而变化，电极间介质的升降，必然会改变两极板间的电容量，从而可测出液位。极板间介质的介电系数，=0p 其中：0=8.8410-12F/m，为真空（或干空气）近似的介电系数；p 为介质的相对介电系数：水的p=80，石油的p=23。等等 圆筒形电容器的电容量C为：第19页/共37页导电液体液位测量1-内电极；2-绝缘套管；3-容器内电极为直径为d的不锈钢或紫铜棒；外套聚四氟乙烯塑料绝缘管或涂以搪瓷绝缘层导电液体用电容传感器水、酸、碱、盐及各种水溶液，要用绝缘电容传感器。第20页/共37页H=0时，传感器的时，传感器的起始电容为起始电容为C0：0等效介电系数。0绝缘导管或陶瓷涂层的介电系数 当液高为当液高为H 时，电容传时，电容传感器的电容量感器的电容量C为：为：上两式相减，便得液位高为H 的电容变化量Cx：第21页/共37页 由于D0 d，通常0，上式右边第二项可忽略。则电容变化量为：S传感器的灵敏度系数，S=2/ln(D/d)D、d 和基本不变，故测得Cx可知液位高低。D、d愈接近，越大，灵敏度S越高。当液体粘滞性大时会粘在电极上，不适于较高或粘附力强的液体。第22页/共37页非导电液体液位测量1-内电极；2-外电极；3-绝缘环裸电极作内电极，外套以开有液体流通孔的金属外电极，通过绝缘环装配成电容传感器。非导电液体用电容传感器第23页/共37页0空气的介电系数 H=H时:p液体相对介电系数 H=0时：第24页/共37页上两式相减得传感器的电容变化量Cx为：S传感器的灵敏度系数，D、d、0、p是一定的，因此测定Cx可测定液位H。第25页/共37页(a)测量金属料仓的料位；(b)测量水泥料仓的料位；1-金属内电极；2-金属容器壁电极；3-钢丝绳内电极；4-钢筋；5-绝缘体粉粒状物料用电容传感器 测量粉状非导电介质（干燥水泥、粮食等）钢丝绳悬在料仓中央，与仓壁中钢筋构成电容器，粉料绝缘电极对地亦应绝缘。粉料作绝缘介质，若容器为圆筒形，Cx可用Cx=S H计算；第26页/共37页5.4 雷达物位计微波物位计(俗称雷达物位计)利用回波测距原理,其喇叭状或杆式天线向被测物料面发射微披,微被传播到不同相对介电率的物料表面时会产生反射,并被天线所接收。发射波与接收波的时间差与物料面与天线的距离成正比，测出传播时间即可得知距离。微波是电磁波，传播速度且不受介质特性影响传播速度且不受介质特性影响，所以在一些有温度、压力、蒸汽等场合,超声物位计不能正常工作,而微波物位计可以使用。在石油及石化领域有较广阔的应用前景。第27页/共37页VG HORN采用调频连续波FMCW，X波段.整机采用一体化设计包括信号处理器，过程连接和天线.适用于距离，物位和体积的测量。应用场所包括储罐,槽，斗，工艺过程罐，稳波井，旁通管.第28页/共37页5.5厚度检测 厚度检测在冶金生产过程中是不可缺少厚度检测在冶金生产过程中是不可缺少检测厚度的方法涡流式测厚与放射线测厚检测厚度的方法涡流式测厚与放射线测厚两种方法两种方法涡流厚度检测法涡流厚度检测法 核辐射厚度测量核辐射厚度测量 第29页/共37页5.5.1涡流厚度检测法电涡流电涡流:当通过金属体的磁通发生变化时，就会在导当通过金属体的磁通发生变化时，就会在导体中产生感生电流，这种电流在导体中是自行闭合体中产生感生电流，这种电流在导体中是自行闭合的，这就是所谓电涡流。的，这就是所谓电涡流。涡流效应涡流效应:电涡流的产生必然要消耗一部分能量，从电涡流的产生必然要消耗一部分能量，从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化，这一物理现象而使产生磁场的线圈阻抗发生变化，这一物理现象称为涡流效应。称为涡流效应。分类：分类：高频反射式涡流厚度计高频反射式涡流厚度计(几兆赫到几百兆赫几兆赫到几百兆赫)、低低频透射式涡流厚度计频透射式涡流厚度计(几百到一两千赫几百到一两千赫)利用涡流效应检测厚度5.5厚度检测 第30页/共37页当线圈中通以高频电流当线圈中通以高频电流iC，产，产生交变磁场生交变磁场HC，在高频磁场作，在高频磁场作用下，金属板内产生涡流用下，金属板内产生涡流is，涡流产生二次磁场，反过来削涡流产生二次磁场，反过来削弱传感器的磁场弱传感器的磁场HC，使原线圈，使原线圈的阻抗的阻抗Zc发生变化，显然发生变化，显然Zc的的变化决定于线圈到金属板表面变化决定于线圈到金属板表面的距离；的距离；金属板与线圈的距离是固定的，金属板与线圈的距离是固定的，实际是金属板的厚度在变化，实际是金属板的厚度在变化，这就测定了金属板的厚度。这就测定了金属板的厚度。HC iCiS12涡流产生原理1-传感器激励线圈；2-被测金属高频反射式涡流厚度计第31页/共37页原线圈的等效阻抗原线圈的等效阻抗Z Z变化：变化：第32页/共37页案例：案例：板的厚度测量板的厚度测量 第33页/共37页被测金属板的形状对涡流测厚有影响，被测平板的有效宽度应大于检测线圈三倍以上；如被测件为圆柱体，其直径应大于检测线圈三倍半以上，而且传感器必须重新标定后才能使用。第34页/共37页低频透射式涡流厚度计透射式涡流厚度测量原理透射式涡流厚度测量原理励磁线圈，供电励磁线圈，供电U1，在线圈，在线圈L1周周围产生音频交变磁场，则线圈围产生音频交变磁场，则线圈L2直直接受到线圈接受到线圈L1交变磁场的作用，产交变磁场的作用，产生感应电势，一定条件下感应电势生感应电势，一定条件下感应电势E是稳定的。是稳定的。如在两线圈之间有有金属板通过，如在两线圈之间有有金属板通过，L1产生的磁通，一部分在金属板内产生的磁通，一部分在金属板内产生涡流而耗损，一部分通过金属产生涡流而耗损，一部分通过金属板作用于检测检测线圈板作用于检测检测线圈L2；显然金；显然金属板厚度越大，损耗越大，通过金属板厚度越大，损耗越大，通过金属板的磁通越少，检测线圈属板的磁通越少，检测线圈L2产生产生的感应电势的感应电势E也将相应减少，可见也将相应减少，可见L2的感应电势代表所测的厚度。的感应电势代表所测的厚度。透射式涡流厚度测量原理第35页/共37页涡流式厚度传感器是不接触测量仪表，特点是响应快，动态精度高，测量范围宽，因此广泛用于有色金属带材厚度的连续检测与控制中。第36页/共37页感谢您的观看！第37页/共37页
