化工仪表第四节液位测量.ppt

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1、液位测量仪表的分类及原理液位测量仪表的分类及原理玻璃式液位计：玻璃式液位计：根据流体的根据流体的连通器原理连通器原理来测量液位。来测量液位。差压式液位计：差压式液位计：静力学原理静力学原理，液面高度与容器底部压力，液面高度与容器底部压力成正比。成正比。浮力式液位计：浮力式液位计：浮在液面上的浮标随液面变化而升降。浮在液面上的浮标随液面变化而升降。电容式液位计：电容式液位计：由液体的容器形成的电容，其值随液位由液体的容器形成的电容，其值随液位的高低的变化而变化。的高低的变化而变化。电极式液位计：电极式液位计：根据导电性液面达到某个电极位置发出根据导电性液面达到某个电极位置发出信号的原理。信号的原

2、理。辐射式液位计：辐射式液位计：液体吸收放射性物质后射线能量与液位液体吸收放射性物质后射线能量与液位高低有一定关系。高低有一定关系。超声波式液位计：超声波式液位计：利用声波在介质中传播的某些声学特利用声波在介质中传播的某些声学特性进行测量。性进行测量。液位计工作原理动画演示液位计工作原理动画演示常用液位检测仪表常用液位检测仪表差压式液位计差压式液位计差压传感器测量液差压传感器测量液 位原理图位原理图 设被测介质的密度为设被测介质的密度为，容器顶部为容器顶部为气相介质，气相压力为气相介质，气相压力为PA，P1是取压是取压口的压力，根据静力学原理可得口的压力，根据静力学原理可得因此，差压变送器正负

3、压室的压力差因此，差压变送器正负压室的压力差为为液位测量问题就转化为差压测量液位测量问题就转化为差压测量问题了。问题了。但是，当液位零面与检测仪表的取压口不在同一水平高度时，但是，当液位零面与检测仪表的取压口不在同一水平高度时，会产生附加的静压误差。就需要进行会产生附加的静压误差。就需要进行量程迁移和零点迁移。量程迁移和零点迁移。(1)(1)取压点与液位零面在同一水平面取压点与液位零面在同一水平面液位测量的正迁移液位测量的正迁移如图所示，当差压变送器的取压如图所示，当差压变送器的取压口低于容器底部的时候，差压变口低于容器底部的时候，差压变送器上测得的差压为送器上测得的差压为 为了使液位的满量程

4、和起始值为了使液位的满量程和起始值仍能与差压变送器的输出上限仍能与差压变送器的输出上限和下限相对应，就必须克服固和下限相对应，就必须克服固定差压定差压gh0的影响，采用零点的影响，采用零点迁移就可实现。迁移就可实现。(2)取压口低于容器底部取压口低于容器底部因为：因为：所以：所以：在在无无迁迁移移情情况况下下，实实际际测测量量范范围围是是0（h0g+hmaxg），原原因因是是这这种种安安装装方方法法时时P多多出出一一项项 h0g。当当h=0时时，P=h0g，因因此此P020KPa。为为了了迁迁移移掉掉h0g，即即在在h=0时时仍仍然然使使P0=20KPa，可可以以调调整整仪仪表表的的迁迁移移弹

5、弹簧簧张张力力。由由于于h0g作作用用在在正正压压室室上上，称称之之为为正正迁迁移移量量。迁迁移移弹弹簧簧张张力力抵抵消消了了h0g在在正压室内产生的力，达到正压室内产生的力，达到正迁移正迁移的目的。的目的。由于由于gh00，所以称为正迁移。所以称为正迁移。液位测量的负迁移液位测量的负迁移 当被测介质有腐蚀性时，当被测介质有腐蚀性时，差压变送器的正、负压室之差压变送器的正、负压室之间就需要装隔离罐，如果隔间就需要装隔离罐，如果隔离液的密度为离液的密度为1(1 )，则则(3)介质有腐蚀性时介质有腐蚀性时因为：因为：所以：所以：对对比比无无迁迁移移情情况况，P多多了了一一项项压压力力-（h1-h0

6、）1g，它它作作用在负压室上，称之为负迁移量。用在负压室上，称之为负迁移量。当当h=0时时，P=-(h1-h0)1g，因因此此P020KPa。为为了了迁迁移移掉掉-(h1-h0)1g的的影影响响，可可以以调调整整负负迁迁移移弹弹簧簧的的张张力力来来进进行行负负迁迁移移以以抵抵消消掉掉-(h1-h0)1g在在负负压压室室内内产产生生的的力力，以以达到达到负迁移负迁移的目的。的目的。将上式变为：将上式变为：由于由于所以称为所以称为负迁移负迁移。法兰式差压变送器测量液位示意图1法兰式测量头；2毛细管；3变送器 单法兰式单法兰式 双法兰式双法兰式 法兰式差压变送器法兰式差压变送器法兰式差压变送器法兰式

7、差压变送器按其结构形式按其结构形式按其结构形式按其结构形式 为了解决测量为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使，应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器，如下图用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器，如下图所示。所示。用法兰式差压变送器测量液位零点迁移零点迁移 同时改变量程的下限和上限而量程保持不变。同时改变量程的下限和上限而量程保持不变。1无迁移：无迁移：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）

8、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：特征：差压变送器的正压室取压口正好差压变送器的正压室取压口正好与容器的最低液位（与容器的最低液位（H Hminmin=0=0）处于同）处于同一水平位置。作用于变送器正、负压一水平位置。作用于变送器正、负压室的差压室的差压PP与液位高度与液位高度H H的关系为的关系为P=HgP=Hg。当当H=0H=0时，正负压室的差时，正负压室的差P=0P=0，变送器输出信号为变送器输出信号为4mA4mA 当当H=HmaxH=Hmax时，时，Pmax=gHmaxPmax=gHmax，变送器的输出信号为变送器的输出信号为20 mA

9、20 mA。无迁移无迁移2负迁移负迁移形成原因：加隔离罐或采用法兰式测压差。形成原因：加隔离罐或采用法兰式测压差。正压室：正压室：负压室：负压室：差压：差压：P1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H=0H=0时，时，P=-P=-（h h2 2-h-h1 1）2 2g 0g 0g 0，从而使变送器在，从而使变送器在H=0H=0时时输出电流大于输出电流大于4 mA4 mA；H=HmaxH=Hmax时，输出电流大于时，输出电流大于20 mA20 mA。正迁移正迁移 液位测量迁移弹簧的作用迁移弹簧的作用迁移弹

10、簧的作用迁移弹簧的作用 改变变送器的零点。改变变送器的零点。迁移和调零迁移和调零迁移和调零迁移和调零 都是使变送器输出的起始值与被测量起始都是使变送器输出的起始值与被测量起始点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移量则比较大。量则比较大。迁移迁移迁移迁移 同时同时改变改变了测量范围的上、下限，相当于测量了测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，它范围的平移，它不改变不改变量程的大小。量程的大小。静压原理检测物位静压原理检测物位(a)(a)负迁移负迁移 （b b）无迁移）无迁移 （c c）正迁移）正迁移P出/KPa10020-20000零点迁

11、移总结零点迁移总结（1）零点迁移的定义）零点迁移的定义当H=0时，把差压变送器输出的零点（20KPa、4mA或0mA）所对应的输入差压由零点迁移到某一不为零的数值。（2）零点迁移的类型）零点迁移的类型a、无迁移：P=Hg型，即H=0时，P=0，零点为0。b、负迁移：P=Hg x（x0）型。即H=0时，P0）型。即H=0时，P0，零点大于0。（3）出现正负迁移的原因）出现正负迁移的原因 由于安装位置不同；以及有时在容器与变送器之间加装隔离罐等原因造成的。（4）零点迁移的目的）零点迁移的目的为使仪表的输出能正确反映出液位的数值，亦即使液位的零值与满量程能与变送器的输出上、下值相对应。（5）零点迁移的方法）零点迁移的方法一般是在仪表上加一弹簧装置，以抵消固定差压的作用，该弹簧称为迁移弹簧。（6）零点迁移的实质）零点迁移的实质只改变变送器的零点，而不改变量程大小，即改变量程上下限位置，相当于测量范围的平移。（7）迁移量的大小）迁移量的大小当H=0时，P的绝对值 注意注意 在差压变送器的规格中，型号后面加“A”的为正迁移，加“B”的为负迁移。