3.4物位检测与仪表解析.ppt

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1、 第四节第四节 物位检测与仪表物位检测与仪表物位检测方法及仪表物位检测方法及仪表物位检测方法物位检测方法v应用浮力原理检测物位v应用静压原理检测物位v应用超声波反射检测物位本本章章主主要要内内容容物位检测及仪表物位检测及仪表物位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和两种不同液体介质分界面的总称。测量液位的仪表叫测量液位的仪表叫测量液位的仪表叫测量液位的仪表叫液位计液位计液位计液位计，测量料位的仪表叫，测量料位的仪表叫，测量料位的仪表叫，测量料位的仪表叫料位计。料位计。料位计。料位计。测量两种密度

2、不同液体介质的分界面的仪表叫测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫界面计。界面计。界面计。界面计。在在在在物物物物位位位位检检检检测测测测中中中中，有有有有时时时时需需需需要要要要对对对对物物物物位位位位进进进进行行行行连连连连续续续续检检检检测测测测，有有有有时时时时只只只只需需需需要要要要测测测测量量量量物物物物位位位位是是是是否否否否达达达达到到到到某某某某一一一一特特特特定定定定位位位位置置置置，用用用用于于于于定定定定点点点点物物物物位位位位测测测测量量量量的的的的仪仪仪仪表表表表称称称称为为为为物物物

3、物位位位位开关开关开关开关 。液位液位容器中的液体介质的高低。容器中的液体介质的高低。料位料位容器中固体或颗粒状物质的堆积高度。容器中固体或颗粒状物质的堆积高度。物位的基本概念物位的基本概念物位检测及仪表物位检测及仪表 物位检测的作用物位检测的作用 确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行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；经济核算；为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内；为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内；对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常 进行。进行。控制、计量、报警等。控

4、制、计量、报警等。控制、计量、报警等。控制、计量、报警等。检测方法分类检测方法分类直读式物位仪表：玻璃管液位计、玻璃板液位计等。直读式物位仪表：玻璃管液位计、玻璃板液位计等。直读式物位仪表：玻璃管液位计、玻璃板液位计等。直读式物位仪表：玻璃管液位计、玻璃板液位计等。差压式物位仪表：差压式物位仪表：差压式物位仪表：差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。浮力式物位仪表：利用浮子高度或浮力随液位高度而变化的原理工作。浮力式物位仪表：

5、利用浮子高度或浮力随液位高度而变化的原理工作。浮力式物位仪表：利用浮子高度或浮力随液位高度而变化的原理工作。浮力式物位仪表：利用浮子高度或浮力随液位高度而变化的原理工作。电磁式物位仪表：电磁式物位仪表：电磁式物位仪表：电磁式物位仪表：使物位的变化转换为一些电量的变化，如电容。使物位的变化转换为一些电量的变化，如电容。使物位的变化转换为一些电量的变化，如电容。使物位的变化转换为一些电量的变化，如电容。核辐射物位仪表：利用射线透过物料时其强度随物质层的厚度而变化的原核辐射物位仪表：利用射线透过物料时其强度随物质层的厚度而变化的原核辐射物位仪表：利用射线透过物料时其强度随物质层的厚度而变化的原核辐射

6、物位仪表：利用射线透过物料时其强度随物质层的厚度而变化的原 理。理。理。理。声波式物位仪表：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波声波式物位仪表：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波声波式物位仪表：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波声波式物位仪表：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波 反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位。根据工反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位。根据工反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位。根据工反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位。根据工 作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式。作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼

7、式。作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式。作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式。光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作。光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作。光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作。光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作。物位检测及仪表物位检测及仪表浮力式液位计浮力式液位计浮力式液位计浮力式液位计 基本工作原理基本工作原理基本工作原理基本工作原理 浮筒GF弹F浮浮筒弹簧磁钢室输出指示器主要由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和输出指示器。主要由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和输出指示器。主要由四个基本部分组成：浮筒、弹簧

8、、磁钢室和输出指示器。主要由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和输出指示器。当当当当浮浮浮浮筒筒筒筒沉沉沉沉浸浸浸浸在在在在液液液液体体体体中中中中时时时时，浮浮浮浮筒筒筒筒将将将将受受受受到到到到向向向向下下下下的的的的重重重重力力力力G G G G、向向向向上上上上的的的的浮浮浮浮力力力力F F F F浮浮浮浮和和和和弹弹弹弹簧簧簧簧弹弹弹弹力力力力F F F F 弹弹弹弹的的的的复复复复合合合合作作作作用用用用，弹弹弹弹簧簧簧簧的的的的伸伸伸伸缩缩缩缩使使使使其其其其与与与与刚刚刚刚性性性性连连连连接接接接的的的的磁磁磁磁钢钢钢钢产产产产生生生生位位位位移移移移，再再再再通通通通过过过

9、过输输输输出出出出指指指指示示示示器器器器内内内内磁磁磁磁感感感感应元件和传动装置或变换输出装置，使其指示出液位或输出与液位对应的电信号。应元件和传动装置或变换输出装置，使其指示出液位或输出与液位对应的电信号。应元件和传动装置或变换输出装置，使其指示出液位或输出与液位对应的电信号。应元件和传动装置或变换输出装置，使其指示出液位或输出与液位对应的电信号。内置式外置式静井特点和要求特点和要求特点和要求特点和要求 浮浮浮浮筒筒筒筒式式式式液液液液位位位位计计计计通通通通常常常常有有有有内内内内置置置置式式式式和和和和侧侧侧侧装装装装外外外外置置置置式式式式两两两两种种种种安安安安装装装装方方方方式式

10、式式，测测测测量量量量原原原原理理理理完完完完全全全全相相相相同同同同，但外置式安装更适用于温度较高的场合。但外置式安装更适用于温度较高的场合。但外置式安装更适用于温度较高的场合。但外置式安装更适用于温度较高的场合。物位检测及仪表物位检测及仪表差压式液位变送器差压式液位变送器 P=P=P=P=1 1 1 1gH gH gH gH P=P=P=P=1 1 1 1gH-gH-gH-gH-2 2 2 2g g g g（h h h h2 2 2 2-h-h-h-h1 1 1 1）P=P=P=P=1 1 1 1gH+gH+gH+gH+1 1 1 1ghghghgh1 1 1 1 无迁移无迁移无迁移无迁移

11、 负迁移负迁移负迁移负迁移 迁移量：迁移量：迁移量：迁移量：-2 2 2 2g g g g（h h h h2 2 2 2-h-h-h-h1 1 1 1）正迁移正迁移正迁移正迁移 迁移量：迁移量：迁移量：迁移量：1 1 1 1ghghghgh1 1 1 1 物位检测及仪表物位检测及仪表差压变送器测量液位时的零点迁移问题（差压变送器测量液位时的零点迁移问题（重点重点）安装位置条件不同存在着仪表零点迁移问题安装位置条件不同存在着仪表零点迁移问题 特征：差压变送器的正压室取压口正好与容特征：差压变送器的正压室取压口正好与容器的最低液位（器的最低液位（Hmin=0Hmin=0）处于同一水平位置。）处于同

12、一水平位置。作用于变送器正、负压室的差压作用于变送器正、负压室的差压PP与液位高与液位高度度H H的关系为的关系为P=HgP=Hg。当当H=0H=0时，正负压室的差压时，正负压室的差压P=0P=0，变送，变送 器输出信号为器输出信号为4mA4mA当当H=HmaxH=Hmax时，差压时，差压Pmax=gHmaxPmax=gHmax，变送器的输出信号为变送器的输出信号为20 mA20 mA，无迁移无迁移零点迁移的目的：使零点迁移的目的：使零点迁移的目的：使零点迁移的目的：使HH0 0时，变送器输出为时，变送器输出为时，变送器输出为时，变送器输出为I Iominomin（如（如（如（如4mA4mA）

13、物位检测及仪表物位检测及仪表负迁移负迁移 差压变送器的正、负压室的压力分别为差压变送器的正、负压室的压力分别为 正、负压室的压差为：正、负压室的压差为：当被测液位当被测液位当被测液位当被测液位H=0H=0H=0H=0时，时，时，时，P=-(hP=-(hP=-(hP=-(h2 2 2 2-h-h-h-h1 1 1 1)2 2 2 2g0g0g0g0g 0，从而使变送器在，从而使变送器在H=0H=0时输出电流时输出电流大于大于4 mA4 mA；H=HmaxH=Hmax时，输出电流大于时，输出电流大于20 mA20 mA。物位检测及仪表物位检测及仪表应用静压原理检测物位应用静压原理检测物位（a）无迁

14、移 （b）负迁移 （c）正迁移0500042020007000P(Pa)-20003000I0(mA)某压力变送器的测量范围某压力变送器的测量范围：05000Pa，当有迁移时，设固定差压当有迁移时，设固定差压 =2000=2000Pa，无迁移、正负迁移如图所示。无迁移、正负迁移如图所示。为什么要用法兰式差压变送器？为什么要用法兰式差压变送器？工作原理工作原理工作原理工作原理 dDL由由由由两两两两个个个个同同同同轴轴轴轴圆圆圆圆柱柱柱柱极极极极板板板板组组组组成成成成的的的的电电电电容容容容器器器器，当当当当两两两两极极极极板板板板之之之之间间间间填填填填充充充充介介介介电电电电常常常常数数数

15、数为为为为1 1 1 1的的的的介介介介质质质质时时时时，两两两两圆圆圆圆筒筒筒筒间间间间的的的的电电电电容容容容量为：量为：量为：量为：当当当当极极极极板板板板之之之之间间间间一一一一部部部部分分分分介介介介质质质质被被被被介介介介电电电电常常常常数数数数为为为为2 2 2 2的的的的另另另另一一一一种种种种介介介介质质质质填填填填充充充充时时时时，可可可可推推推推导导导导出电容变化量出电容变化量出电容变化量出电容变化量 当当当当电电电电容容容容器器器器的的的的几几几几何何何何尺尺尺尺寸寸寸寸和和和和介介介介电电电电常常常常数数数数保保保保持持持持不不不不变变变变时时时时，电电电电容容容容变

16、变变变化化化化量量量量就就就就与与与与物物物物位位位位高高高高度度度度H H H H成正比。成正比。成正比。成正比。DdLH电容式物位计电容式物位计电容式物位计电容式物位计 电电电电容容容容式式式式物物物物位位位位计计计计可可可可以以以以用用用用于于于于液液液液位位位位的的的的测测测测量量量量，也也也也可可可可以以以以用用用用于于于于料料料料位位位位的的的的测测测测量量量量，但但但但要要要要求求求求介介介介质质质质的的的的介介介介电电电电常常常常数数数数保保保保持持持持稳稳稳稳定定定定。在在在在实实实实际际际际使使使使用用用用过过过过程程程程中中中中，当当当当现现现现场场场场温温温温度度度度、

17、被被被被测测测测液液液液体体体体的的的的浓浓浓浓度度度度、固固固固体体体体介介介介质质质质的的的的湿湿湿湿度度度度或或或或成成成成分分分分等等等等发发发发生生生生变变变变化化化化时时时时，介介介介质质质质的的的的介介介介电电电电常常常常数数数数也也也也会会会会发发发发生生生生变变变变化化化化，应应应应及及及及时时时时对对对对仪仪仪仪表表表表进进进进行行行行调调调调整才能达到预想的测量精度。整才能达到预想的测量精度。整才能达到预想的测量精度。整才能达到预想的测量精度。当当测量不导电介质测量不导电介质的物位时，可用同心套筒电极，如图的物位时，可用同心套筒电极，如图2-722-72所示；也所示；也可

18、以在容器中心设内电极而由金属容器壁做为外电极，构成同心电容器，可以在容器中心设内电极而由金属容器壁做为外电极，构成同心电容器，如图如图2-732-73所示。当所示。当测量导电液体测量导电液体时，可以用包有一定厚度绝缘外套的金属时，可以用包有一定厚度绝缘外套的金属棒做内电极，而外电极即液体介质本身，这时液位的变化引起极板长度的棒做内电极，而外电极即液体介质本身，这时液位的变化引起极板长度的改变，如图改变，如图2-742-74所示。所示。物位检测及仪表物位检测及仪表应用超声波反射检测物位应用超声波反射检测物位根根据据超超声声波波从从发发射射到到接接收收反反射射回回波波的的时时间间间间隔隔大大小小与

19、与被被测测介介质高度成比例关系的原理，实现液位测量的。质高度成比例关系的原理，实现液位测量的。测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界面发射超声波，经过时间面发射超声波，经过时间t t后，便可接收到从界面反射回后，便可接收到从界面反射回来的回波信号。来的回波信号。测量原理测量原理根据传声介质的不同可以分为：液介式、气介式、固介式三种。根据传声介质的不同可以分为：液介式、气介式、固介式三种。V-V-超声波在液体中的传播速度超声波在液体中的传播速度H-H-从探头至界面的距离（被测介质物位高度）从探头至界面的距离（被测介质物位高度）t-t-

20、超声波从探头发射至液面反射回来的时间超声波从探头发射至液面反射回来的时间物位检测及仪表物位检测及仪表超声波物位计超声波物位计 超声波物位计由超声波发射、接收器（探头）及显示仪表组成。超声波物位计由超声波发射、接收器（探头）及显示仪表组成。超声波物位计原理框图 超超声声波波物物位位计计的的原原理理 物物位位计计以以微微处处理理机机80318031单单片片机机为为核核心心，进进行行超超声声波波的的发发射射、接接收收控控制制和和数数据据处处理理，具具有有声声速速温温度度补补偿偿功功能能及及自动增益控制功能。自动增益控制功能。其它物位计：其它物位计：核辐射物位计；核辐射物位计；磁致伸缩式液位计；磁致伸缩式液位计；光纤式液位计；光纤式液位计；称重式液罐计量仪称重式液罐计量仪物位检测及仪表物位检测及仪表