过程检测技术及仪表物位测量课件.ppt

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1、过程检测技术及仪表物位测量第1页，此课件共67页哦u物位几个概念：物位几个概念：在容器中液体介质的高低叫在容器中液体介质的高低叫在容器中液体介质的高低叫在容器中液体介质的高低叫液位液位液位液位，容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫料位料位料位料位 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

2、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位开关物位开关物位开关物位开关 概概概概 述述述述第2页，此课件

3、共67页哦u意义：意义：a.确定容器内储存量。确定容器内储存量。b.通过测量达到控制物位。火力发电锅炉汽包通过测量达到控制物位。火力发电锅炉汽包水位：锅炉安全、汽轮发电机水位：锅炉安全、汽轮发电机第3页，此课件共67页哦直读式物位仪表：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：利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。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：使物位的变化转换为一

4、些电量的变化，如电容电磁式物位仪表：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理核辐射物位仪表：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。根据工作原理分为声波反射距离的不同，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。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

5、射原理工作。常用的物位仪表分类常用的物位仪表分类:第4页，此课件共67页哦u物位仪表检测原理可归纳为以下三类：物位仪表检测原理可归纳为以下三类：基基于于力力学学原原理理：敏敏感感元元件件所所受受到到的的力力（压压力力）的大小与物位成正比，如静压式、浮力式的大小与物位成正比，如静压式、浮力式基基于于相相对对变变化化原原理理：当当物物位位变变化化时时，物物位位与与容容器器底底部部或或顶顶部部的的距距离离发发生生改改变变，通通过过测测量量距距离离的相对变化来测量物位。如声学法、光学法。的相对变化来测量物位。如声学法、光学法。基基于于某某强强度度性性物物理理量量随随物物位位的的升升高高而而增增加加原原

6、理理：如射线法。如射线法。第5页，此课件共67页哦工作原理：工作原理：利用浮力原理，是基于液体的浮力使浮子随着液位的变化上利用浮力原理，是基于液体的浮力使浮子随着液位的变化上升或下降而测量液位。升或下降而测量液位。适用于液位的检测。适用于液位的检测。基本分类：基本分类：浮子有很多种形式，常用的按结构原理和浮子形状可分为：浮子有很多种形式，常用的按结构原理和浮子形状可分为：浮球液位计、浮筒液位计、钢带液位计、磁浮子液位计和浮球液位计、浮筒液位计、钢带液位计、磁浮子液位计和磁翻板液位计。磁翻板液位计。浮力式液位计浮力式液位计第6页，此课件共67页哦u变浮力式液位计变浮力式液位计变变浮浮力力式式亦亦

7、称称筒筒式式液液位位计计，当当液液面面区区别别时时，沉沉筒筒浸浸泡泡于于液液体体内内的的体体积积有有区区别别，因因而而所所受受浮浮力力区区别别而而产产生生位位移移，通通过过机机械械传传动动转转换换为为角角位位移移来来量量测测液液位位。此此类类仪仪表表能能以以便便于于远远传传和和自自动动调节。调节。u恒浮力式液位计恒浮力式液位计恒恒浮浮力力式式液液位位计计是是依依靠靠浮浮标标或或浮浮子子浮浮在在液液体体随随液液面面变变化化而而升升降降，它它的的特特点点是是结结构构简简易易、价价格格较较低低，适适于于各各种种贮贮罐罐的的测测量。量。浮力式液位计又可分为恒浮力式和变浮力式两类。浮力式液位计又可分为恒

8、浮力式和变浮力式两类。第7页，此课件共67页哦u测量原理：测量原理：1、如图所示，将一截面相同，质量为、如图所示，将一截面相同，质量为m的圆筒形空心金属浮筒悬挂在的圆筒形空心金属浮筒悬挂在弹簧上，当弹簧上，当h0时，浮筒的重量被弹簧的反作用所平衡。当液位变时，浮筒的重量被弹簧的反作用所平衡。当液位变化使浮筒的一部分被液位浸泡时，由于受到液位的浮力作用而使浮筒化使浮筒的一部分被液位浸泡时，由于受到液位的浮力作用而使浮筒向上移动，直到与弹簧的反向上移动，直到与弹簧的反作用力重新平衡。设此时弹簧的位移为作用力重新平衡。设此时弹簧的位移为x，弹簧刚度为弹簧刚度为c，则则浮筒液位计浮筒液位计第8页，此课

9、件共67页哦2、弹弹簧簧的的伸伸缩缩使使其其与与刚刚性性连连接接的的磁磁钢钢产产生生位位移移。通通过过指示器内磁感应元件和传动装置使其指示出液位。指示器内磁感应元件和传动装置使其指示出液位。限位开关的仪表即可实现液位信号的报警功能。限位开关的仪表即可实现液位信号的报警功能。第9页，此课件共67页哦u浮筒液位计使用和特点浮筒液位计使用和特点适用于高温，高压的场合；适用于高温，高压的场合；精精度度较较高高（精精度度等等级级0.5）、可可靠靠性性好好、调调整整方方便便、测测量量范范围围广、经久耐用；广、经久耐用；适适合合工工艺艺流流程程中中敞敞口口或或带带压压容容器器内内的的液液位位、界界位位、密密

10、度度的的连连续续测量；测量；该仪表带二线制该仪表带二线制420mA输出和输出和HART传输协议输出；传输协议输出；有有本本安安型型、隔隔爆爆型型、液液晶晶指指示示型型、电电池池型型多多种种产产品品，安安装装形形式多样；式多样；智能式的具有参数设定、故障提示等功能。智能式的具有参数设定、故障提示等功能。第10页，此课件共67页哦电动浮筒液位变送器电动浮筒液位变送器u概述概述可广泛适用于石油、化工、制药等工业中常压或带压容可广泛适用于石油、化工、制药等工业中常压或带压容器内各种液体液位、分层界面的连续测量。器内各种液体液位、分层界面的连续测量。只输出电信号，需与显示仪表配套测量液位。只输出电信号，

11、需与显示仪表配套测量液位。浮筒是一根直径均匀，长度与测量范围相同的密封金属浮筒是一根直径均匀，长度与测量范围相同的密封金属管，如下图，属变浮力式仪表。管，如下图，属变浮力式仪表。第11页，此课件共67页哦u测量原理测量原理变送器是借助于阿基米德变送器是借助于阿基米德定律（浮力原理）及力平定律（浮力原理）及力平衡原理而工作的。衡原理而工作的。被被测测液液面面高高度度的的浮浮筒筒悬悬挂挂在在下下杠杠杆杆端端部部，液液位位上上升升时时，浮浮筒筒沉沉浸浸在液体中，并受到阿基米德定律向上的浮力作用。在液体中，并受到阿基米德定律向上的浮力作用。当当液液位位变变化化时时，支支承承点点杠杠杆杆力力也也发发生生

12、变变化化，通通过过称称重重传传感感器器测测得得浮浮筒筒浮浮力力的的大大小小，即即可可得得到到液液面面的的高高度度。经经转转换换，输输出出与与液液位位高高度度成成比比例例的的420mA.DC标标准准信信号号。远远程程传传送送至至控控制制室室，实实现现远远程程液位显示或工艺流程的控制。液位显示或工艺流程的控制。第12页，此课件共67页哦智能型电动浮筒液位变送器结构和组成：智能型电动浮筒液位变送器结构和组成：由检测、转换和变送器三部分组成。由检测、转换和变送器三部分组成。检测部分由浮筒、浮筒室、连杆组件等部分组成；检测部分由浮筒、浮筒室、连杆组件等部分组成；转换部分由杠杆系统、传感器等组成；转换部分

13、由杠杆系统、传感器等组成；变变送送器器部部分分由由A/D、D/A转转换换、微微处处理理器器及及信信号号输输出出电电路路等部分组成。等部分组成。电动浮筒液位变送器分电动浮筒液位变送器分标准型和智能型两种。标准型和智能型两种。第13页，此课件共67页哦针对不同的介质和测量要求，变送器设有密度及零点、量程调节电位针对不同的介质和测量要求，变送器设有密度及零点、量程调节电位器，以便对输出信号进行调整；器，以便对输出信号进行调整；测量精度较高：测量精度较高：0.5%-1.5%(FS)；灵灵敏敏度为度为0.05%；输出信号：标准型：输出信号：标准型：420mA.DC，二线制，二线制，24V.DC供电供电；

14、智能型：；智能型：420mA，叠加符合，叠加符合HART协议的数字信号协议的数字信号；要防止变送器受强烈振动或冲击；要防止变送器受强烈振动或冲击；对于易凝、易结晶、易沉淀及粘度较大的被测介质应选用带保温夹套式，对于易凝、易结晶、易沉淀及粘度较大的被测介质应选用带保温夹套式，现场应备有蒸汽管线现场应备有蒸汽管线；传输电缆与变送器引入装置在连接处需加挠性保护管，变送器端子连接处传输电缆与变送器引入装置在连接处需加挠性保护管，变送器端子连接处应加绝缘套管。应加绝缘套管。变送器外壳必须良好接地变送器外壳必须良好接地，工作环境温度最高不得超过，工作环境温度最高不得超过60。电动浮筒液位变送器特点和使用电

15、动浮筒液位变送器特点和使用第14页，此课件共67页哦干簧式浮球液位控制器用途：用途：用于民用建筑用水用于民用建筑用水池、水塔、水箱，以及石油化工、造池、水塔、水箱，以及石油化工、造纸、食品、污水处理等行业内纸、食品、污水处理等行业内开口或密闭储罐，地下池开口或密闭储罐，地下池槽中各种液位的液位测量；槽中各种液位的液位测量；被检测的介质被检测的介质可分水、油、酸、碱、工业污水等各种导可分水、油、酸、碱、工业污水等各种导电及非导电液体，本控制电及非导电液体，本控制器可对液位进行自动控制。器可对液位进行自动控制。第15页，此课件共67页哦型号：工业产品常用的有型号：工业产品常用的有UQK-71系列系

16、列第16页，此课件共67页哦在在控控制制器器中中装装若若干干只只GAG-5型型大大功功率率干干簧簧管管，当当装装有有磁磁钢钢的的浮浮球球随随液液位位上上、下下时时干干簧簧管管的的触触点点随随着着发发生生动动作作，从从而而达达到到控控制制液液位位的的目目的的。可可驱驱动动泵泵对对液位进行全自动控制。液位进行全自动控制。工作原理工作原理第17页，此课件共67页哦法兰安装和螺纹安装法兰安装和螺纹安装传感器与显示仪之间的联接线不能与交流电源同路敷传感器与显示仪之间的联接线不能与交流电源同路敷设，因为感应交流电有可能会影响仪表，同时为了避设，因为感应交流电有可能会影响仪表，同时为了避免干扰信号，尽可能使

17、用屏蔽电缆在铁管内敷设。免干扰信号，尽可能使用屏蔽电缆在铁管内敷设。传感器装在被测容器上，传感器下端最好与容器底部固传感器装在被测容器上，传感器下端最好与容器底部固定牢。定牢。由于受运输的限制，大于由于受运输的限制，大于4m以上采取分段装箱，焊以上采取分段装箱，焊接后做好水压试验（压力小于接后做好水压试验（压力小于0.6MPa）确定不漏方）确定不漏方可使用。可使用。垂直安装垂直安装安装和接线安装和接线第18页，此课件共67页哦侧装式浮球液位开关测量原理：测量原理：侧侧装装式式浮浮球球液液位位开开关关是是利利用用液液体体浮浮力力原原理理，当当浮浮球球因因浮力作用而上下运动时，信号器发出预定的信号

18、。浮力作用而上下运动时，信号器发出预定的信号。侧侧装装式式浮浮球球液液位位开开关关测测量量原原理理与与浮浮子子式式液液位位界界面面信信号号器类似。器类似。第19页，此课件共67页哦 侧装浮球液位开关系用于桶槽内高、低液位的检测报警，既侧装浮球液位开关系用于桶槽内高、低液位的检测报警，既侧装浮球液位开关系用于桶槽内高、低液位的检测报警，既侧装浮球液位开关系用于桶槽内高、低液位的检测报警，既可水平安装于桶测壁，也可垂直安装于顶部；可水平安装于桶测壁，也可垂直安装于顶部；可水平安装于桶测壁，也可垂直安装于顶部；可水平安装于桶测壁，也可垂直安装于顶部；结构简单合理，性能稳定可靠，安装方便，且其控制部分

19、与被测介质结构简单合理，性能稳定可靠，安装方便，且其控制部分与被测介质结构简单合理，性能稳定可靠，安装方便，且其控制部分与被测介质结构简单合理，性能稳定可靠，安装方便，且其控制部分与被测介质完全隔离。完全隔离。完全隔离。完全隔离。结构：防护型结构：防护型结构：防护型结构：防护型(IP65)(IP65)，隔爆型隔爆型隔爆型隔爆型(Exd(ExdCT6)CT6)：本安型。本安型。本安型。本安型。材质：塑料材质有材质：塑料材质有材质：塑料材质有材质：塑料材质有 PPPP、PVDFPVDF，可用于酸碱场所；不锈钢材质有，可用于酸碱场所；不锈钢材质有，可用于酸碱场所；不锈钢材质有，可用于酸碱场所；不锈钢

20、材质有SUS304/316SUS304/316，适用于高温或高压桶槽。，适用于高温或高压桶槽。，适用于高温或高压桶槽。，适用于高温或高压桶槽。特点：特点：第20页，此课件共67页哦SPDT(SinglePoleDoubleThrow)：单刀双掷，是电气接线的一种方式；：单刀双掷，是电气接线的一种方式；304相当于我国的相当于我国的0Cr19Ni9(0Cr18Ni9)不锈钢；不锈钢；第21页，此课件共67页哦电磁继电器电磁继电器电电磁磁继继电电器器一一般般由由铁铁芯芯、线线圈圈、衔衔铁铁、触触点点簧簧片片等等组组成成的的。只只要要在在线线圈圈两两端端加加上上一一定定的的电电压压，线线圈圈中中就就

21、会会流流过过一一定定的的电电流流，从从而而产产生生电电磁磁效效应应，衔衔铁铁就就会会在在电电磁磁力力吸吸引引的的作作用用下下克克服服返返回回弹弹簧簧的的拉拉力力吸吸向向铁铁芯芯，从从而而带带动动衔衔铁铁的的动动触触点点与与静静触触点点（常常开开触触点点）吸吸合合。当当线线圈圈断断电电后后，电电磁磁的的吸吸力力也也随随之之消消失失，衔衔铁铁就就会会在在弹弹簧簧的的反反作作用用力力返返回回原原来来的的位位置置，使使动动触触点点与原来的静触点（常闭触点）释放。与原来的静触点（常闭触点）释放。第22页，此课件共67页哦第23页，此课件共67页哦检测原理检测原理容器中某点的静压力和容器内物位的高度有关：

22、容器中某点的静压力和容器内物位的高度有关：为介质的密度，对于固体颗粒，为介质的密度，对于固体颗粒，应理解为堆积密应理解为堆积密度。度。静压式液位计静压式液位计第24页，此课件共67页哦由于物料（液体）上方的自由空间有压力由于物料（液体）上方的自由空间有压力p0，则则根据静力学原理，有根据静力学原理，有因此要知道物位，需要测出压力因此要知道物位，需要测出压力容器下部某些与上部自由空间之容器下部某些与上部自由空间之间的压力差。为此要用差压传感间的压力差。为此要用差压传感器。器。静压式液位计静压式液位计静压式液位计第25页，此课件共67页哦实现方法实现方法1、对于液位测量，一般可在容器壁面开孔，安、

23、对于液位测量，一般可在容器壁面开孔，安装压力（差压）传感器；装压力（差压）传感器；2、对于不易在壁面开孔（常压容器）或容器在、对于不易在壁面开孔（常压容器）或容器在地面以下地面以下的，可用投入式压力传感器，将压力的，可用投入式压力传感器，将压力传感器投到容器的底部，通过电缆线传输压力传感器投到容器的底部，通过电缆线传输压力信号。信号。静静压压式式液液位位变变送送器器静压式液位计静压式液位计第26页，此课件共67页哦零点迁移零点迁移无迁移无迁移设差压变送器正、负压室所受到的压力分别为设差压变送器正、负压室所受到的压力分别为和和，则有，则有可见差压变送器未受任何附加静压；差压变送器无可见差压变送器

24、未受任何附加静压；差压变送器无需迁移需迁移。静压式液位计静压式液位计零点迁移的目的：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第27页，此课件共67页哦负迁移设隔离液的密度为，这时差压变送器正、负压室所受到的压力分别为由于要迁移的量为负值，因此称负迁移。静压式液位计静压式液位计第28页，此课件共67页哦正迁移设连接负压室与容器上部取压点的引压管中充满气体，并忽略气体产生的静压力，则差压变送器正、负压室所受的压力为静压式液位计静压式液位计由于要迁移的量为正值，因此称正迁移。第29页，此课

25、件共67页哦零点迁移零点迁移零点迁移零点迁移 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 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 1ghgh

26、ghgh1 1 1 1 第30页，此课件共67页哦例例已知已知已知已知1 1 1 1=1200kg/m=1200kg/m=1200kg/m=1200kg/m3 3 3 3，2 2 2 2=950kg/m=950kg/m=950kg/m=950kg/m3 3 3 3，h h h h1 1 1 1=1m=1m=1m=1m，h h h h2 2 2 2=5m=5m=5m=5m，液位变化范围液位变化范围液位变化范围液位变化范围0 0 0 02.52.52.52.5米，求：变送器的米，求：变送器的米，求：变送器的米，求：变送器的量程量程量程量程和和和和迁移量迁移量迁移量迁移量。解解解解 H Hmaxma

27、x1 1 1 1g=2.5*1200*9.8=29400Pag=2.5*1200*9.8=29400Pag=2.5*1200*9.8=29400Pag=2.5*1200*9.8=29400Pa变送器量程可选为：变送器量程可选为：40kPa40kPa当当当当H=0H=0H=0H=0时，时，时，时，-2 2 2 2g g（h h2 2 2 2-h-h1 1 1 1）=-4*950*9.8=-37.24 kPa=-4*950*9.8=-37.24 kPa=-4*950*9.8=-37.24 kPa=-4*950*9.8=-37.24 kPa变变变变送器需要送器需要送器需要送器需要进进进进行行行行负负

28、负负迁移，迁移量迁移，迁移量迁移，迁移量迁移，迁移量为为为为37.24 kPa37.24 kPa37.24 kPa37.24 kPa 第31页，此课件共67页哦结论：结论：结论：结论：差差压压式式液液位位变变送送器器，事事实实上上就就是是一一个个差差压压变变送送器器，差差压压式式液液位位变变送送器器的的安安装装与与前前面面所所述述的的差差压压变变送送器器的的安安装装是完全相同的。是完全相同的。为为了了解解决决测测量量具具有有腐腐蚀蚀性性或或含含有有结结晶晶颗颗粒粒以以及及粘粘度度大大、易易凝凝固固等等液液体体液液位位时时，引引压压管管线线容容容容易易易易出出出出现现现现被被被被腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀

29、、被被被被堵堵堵堵塞塞塞塞的的的的问问问问题题题题，应应应应使使使使用用用用在在在在导导导导压压压压管管管管人人人人口口口口处处处处加加加加隔隔隔隔离离离离膜膜膜膜盒盒盒盒的的的的法法法法兰兰兰兰式式式式差差差差压压压压变变变变送送送送器器器器（压压力力信信号号的的远远传传装装置置），分分单单法法兰兰式式及及双双法法兰兰式式两种。两种。第32页，此课件共67页哦原理：原理：把物位的变化变换为电容量的变化；结构：结构：检测元件常为一个圆筒式的电容器，由两个长度为L，半径分别为R和r的圆筒形金属导体中间隔以绝缘物质构成圆筒形电容器。电容式物位计电容式物位计第33页，此课件共67页哦当当两两圆圆筒筒

30、中中间间所所充充介介质质介介电电常常数数为为0 0的的气气体体时时，则则该该圆圆筒筒间间的的电电容容量量为：为：-如如果果电电极极的的一一部部分分被被另另一一部部分分介介电电常常数数为为的的液液体体（物物料料）所所浸浸没没时时，设设上上半半部部分分介介质质的的介介电电常常数数仍仍为为0 0，浸浸没没的的部部分分长长度度为为l l，则则电电容器上半部分的电容器为：容器上半部分的电容器为：下半部分为：下半部分为：总电容为：电容式物位计电容式物位计第34页，此课件共67页哦可可见见，当当几几何何尺尺寸寸一一定定，0 0不不变变时时，电电容容的变化量是被测介质物位的变化量是被测介质物位L L的线性函数

31、。的线性函数。如如果果被被测测介介质质为为导导电电性性液液体体，电电极极要要用用绝绝缘缘物物覆覆盖盖作作为为中中间间介介质质，而而液液体体和和外外圆圆筒筒一一起起作作为为外电极，构成导电介质电容式物位计。外电极，构成导电介质电容式物位计。电容式物位计电容式物位计第35页，此课件共67页哦电容式物位计的电容信号转换：电容式物位计的电容信号转换：传感器中的振荡电路可以把物位变化引起的电容量改传感器中的振荡电路可以把物位变化引起的电容量改变转换为频率的变化，并送给电子模块，通过的计算变转换为频率的变化，并送给电子模块，通过的计算分析处理后转换为工程量显示出来，从而实现了物位分析处理后转换为工程量显示

32、出来，从而实现了物位的连续测量。的连续测量。电容式料位计电容式液位计电容式物位计电容式物位计第36页，此课件共67页哦电容式物位计制造主要考虑因素：电容式物位计制造主要考虑因素：1、温度对介电常数的变化的影响；、温度对介电常数的变化的影响；2、物物位位对对电电容容器器的的电电容容量量变变化化值值很很小小，往往往往只只是是几几纳纳法法（几千皮法），而且易受干扰影响，电容测量比较困难。（几千皮法），而且易受干扰影响，电容测量比较困难。电容式物位计电容式物位计第37页，此课件共67页哦产品特点及使用：产品特点及使用：结构简单、安装方便、性能可靠的优点；结构简单、安装方便、性能可靠的优点；电极多为不锈

33、钢材料制造，耐腐蚀性强、绝缘和导电性物料均能使用电极多为不锈钢材料制造，耐腐蚀性强、绝缘和导电性物料均能使用适合监测开口、有压容器中的物位，维修量小。适合监测开口、有压容器中的物位，维修量小。本仪表不适于介电常数或物料湿度变化过大的场合以及物料不能与电极良本仪表不适于介电常数或物料湿度变化过大的场合以及物料不能与电极良好接触的固体介质。好接触的固体介质。被测介质为结晶、结垢或粘度很高时对测量精度有一定影响被测介质为结晶、结垢或粘度很高时对测量精度有一定影响。依照过程温度不同分成三类：普通型：依照过程温度不同分成三类：普通型：-2060、中温型：、中温型：-40200、高温型：、高温型：-408

34、00传感器与二次仪表的连线及距离：距离传感器与二次仪表的连线及距离：距离200m，用直径，用直径1.5mm以上的以上的导线（最好是双绞线）连接，每条导线电阻应小于导线（最好是双绞线）连接，每条导线电阻应小于3欧姆欧姆；第38页，此课件共67页哦检测原理超声波一般频率高于20kHz。超声波的发射和接收通常有超声波换能器实现的，目前最广泛的超声波换能器是电能声能转换器，压电晶体换能器（用作超声发射和接受的压电晶体）就是常用的换能器之一。超声波物位检测的基本原理就是根据声波在介质中传播速度，衰减以及在界面的反射等特性进行。超声波物位计超声波物位计第39页，此课件共67页哦当声波从一种介质向另一种介质

35、传播时，在两种密度不同、声速不同的介质的分界面，将产生反射和折射，其中反射率为：IR、I0分别为反射和入射声波的声强声阻抗Z1=1v1,声阻抗Z2=2v2,其中v1、v2为声波在介质1和2中的传播速度；、分别为声波的入射角和反射角；当声波从气体传播到液体或固态，或者相反的情况下，由于两种介质的密度相差悬殊，声波几乎全部被反射；超声波物位计超声波物位计第40页，此课件共67页哦在容器底部安装一只超声波发射器和一只接收器（也可以只用一个探头轮换发射和接收超声波脉冲），设声速为v，实际物位高度为H，则从发射到接收所需时间t为对于一定的气体来说，v是已知的，因此，可以用测时间的方法确定出物位的高度。测

36、量液位时，超声波探头也可置于容器的顶部，其原理是一样的。超声波物位计超声波物位计第41页，此课件共67页哦超声波的发射与接收超声波的发射与接收 超声波的发射与接收根据压电效应，通过换能器实现，换能器的核心是压电晶体。声波发射图第42页，此课件共67页哦声波接收图第43页，此课件共67页哦实现方法实现方法超声波传播速度的补偿方法有：1、温度补偿：安装温度传感器测温；2、设置校正具：设置两组换能器探头，一组作为测量探头，一组作为声速校正用探头，两组换能器探头都放在被测介质中，声速校正用探头发射的声波在固定时间内走过固定的距离，以此测出实际声速。超声液位（物位）计第44页，此课件共67页哦温度补偿温

37、度补偿 如果声波在被测介质中的传播速度主要随温度而变，声速与温度的关系为已知，而且假设声波所穿越的介质的温度处处相等，则可以在超声换能器附近安装一个温度传感器，根据已知的声速与温度之间的函数关系，自动进行声速的补偿。第45页，此课件共67页哦应用固定校正具检测液位原理图第46页，此课件共67页哦设置校正具设置校正具 在被测介质中安装两组换能器探头，一组用作测量探头，另一组用作构成速效校正用的探头。A、固定校具：、固定校具：校正的方法是将校正用的探头固定在校正具（一般是金属圆同）的一端，校正具的另一端是一块反射板。由于校正探头到反射板的距离为已知的固定长度 L L0 0，测出声脉冲从校正探头到反

38、射板的往返时间T0，则可得声波在介质中的传播速度为：第47页，此课件共67页哦 因为校正探头和测量探头是在同一个介质中，如果两者的传播速度相等，即 =v，则代入（3-26）式可得 由上式可知，只要测出时间T和 ，就能获得料位的高度H，从而消除了声速变化引起的测量误差。适用于容器中介质的声速各处相同适用于容器中介质的声速各处相同。第48页，此课件共67页哦B、活动校具、活动校具主要用于声速沿高度方向变化的介质。应用活动校正具检测液位原理图第49页，此课件共67页哦超声波物位计使用特点：超声波物位计使用特点：非接触式测量，超声波物位计安装于料仓、液罐上方，不直接接触物料。超声波料位计仪表可配置可编

39、程继电器输出、高精度420mA电流输出、RS-485数字通信输出三种形式。低功耗，超声波料位计主机功耗小于5W。内置温度补偿，运行稳定，抗干扰能力强。高至16位D/A转换，测量精度高（0.2%）。特别适合煤堆、石块等固体物位测量，以及江河、污水液位、罐装液体、泥浆等液位测量。第50页，此课件共67页哦核辐射式物位计核辐射式物位计概述：概述：放射性同位素在蜕变过程中会放射出、三种射线。射线是从放射性同位素原子核中放射出来的，它由两个质子和两个中子所组成，带有正电荷，它的电离本领最强，但穿透能力最弱。射线是电子流，电离本领比射线弱，而穿透能力较射线强。射线是一种从原子核中发出的电磁波，它的波长较短

40、，不带电荷，它在物质中的穿透能力比和射线都强，但电离本领最弱。第51页，此课件共67页哦 由于射线的可穿透性，它们常被用于情况特殊或环境由于射线的可穿透性，它们常被用于情况特殊或环境条件恶劣的场合实现各种参数的非接触式检测，如位移，条件恶劣的场合实现各种参数的非接触式检测，如位移，材料的厚度及成分，流体密度，流量，物位等。材料的厚度及成分，流体密度，流量，物位等。物位检测是其中一个典型的应用示例。物位检测是其中一个典型的应用示例。第52页，此课件共67页哦检测原理检测原理当射线穿过一定的物质，由于物质的吸收，其穿透强度随物质的厚度而减小，其变化规律为介质对射线的吸收系数不同的材料有不同的吸收系

41、数，一般固态最大，液体其次，气体最小。式中 ，I I 为射入介质前和通过介质后的射线强度；为介质对射线的吸收系数；H为射线所通过的介质厚度。第53页，此课件共67页哦介质不同，吸收射线的能力也不同。一般是固体吸收能力最强，液体其次，气体最弱。当射线源和被测介质一定时，和 都为常数。测处通过介质后的射线强度I，便可求出被测介质的厚度H。第54页，此课件共67页哦射线料位计核辐射式物位计核辐射式物位计第55页，此课件共67页哦射线式液位检测原理图第56页，此课件共67页哦检测系统组成检测系统组成 射线式物位检测系统主要由射线源，射线探器和电子线路等部分组成。(1)(1)射线源射线源 主要从射线的种

42、类、射线的强度以及使用的时间等方面考虑选择合适的放射性同位素和所使用的量。由于在物位检测中一般需要射线穿透的距离较长，因此常采用穿透能力较强的射线。能产生射线的放射性同位素主要是钴60和铯137，它们的半衰期分别为5.3年和33年。第57页，此课件共67页哦（2 2）探测器）探测器 射线探测器的作用是将其接收到的 射线强度转变成电信号，并输给下一级电路。作为射线的检测，常用的探测器是闪烁计数管，此外，还有电离室，正比计数管等。放射源的强度取决于所使用的放射性同位素的质量。质量越大，所释放的射线强度也越大，这对提高测量精度，提高仪器的反映速度有利，但同时也给防护带来了困难，因此必须是两者兼顾，在

43、保证测量满足要求的前提下尽量减少其强度，以简化防护和保证安全。检测系统组成检测系统组成第58页，此课件共67页哦 闪烁计数管主要是由闪烁体和光电倍增两部分组成。闪烁体是一种能将射线的能量转变为光能的物质，而光电倍增管的作用为接受闪烁体发射的光子将其转变为电子，并将这些电子倍增放大为可测量的电脉冲。对于不同射线的探测，所用的闪烁体是不同的。探测 射线的闪烁体为碘化钠晶体。第59页，此课件共67页哦（3 3）电子线路）电子线路 将探测器输出的脉冲信号进行处理并转换为统一的标准信号。第60页，此课件共67页哦放射线进行物位检测实现方式放射源可以是一个点源，也可以做成线源，接收器同样可以是单点或是线状

44、的。因此用放射线进行物位检测有多种方式，常用的如图所示：a图是定点测量，不能连续测量；b图的射线源和探测器分别装在容器的下部和上部，测量范围窄、精度较低；c图采用线状的射线源，d图采用线状的探测器，这两种方法对射线源或探测器要求更高，但可测量程更宽，线性度更好。核辐射式物位计核辐射式物位计第61页，此课件共67页哦特点和要求特点和要求特点和要求特点和要求 核辐射式物位计属于非接触式物位测量仪表。适用于高温、高压、强腐蚀、剧毒等条件苛刻的场合。核射线还能够直接穿透钢板等介质，可用于高温熔融金属的液位测量。使用时几乎不受温度、压力、电磁场的影响。但由于射线对人体有害，因此射线的剂量应严加控制，且须

45、切实加强安全防护措施 (工业现场一般不优先考虑使用核辐射式物位计)第62页，此课件共67页哦 小结：物位测量的特点及影响因素小结：物位测量的特点及影响因素 液位测量的特点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、密度和黏度等物理量不均匀的现象。容器中液体呈高温、高压或高黏度，或含有大量杂质、悬浮物等。第63页，此课件共67页哦 料位测量的特点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料量的计算。界

46、位测量的特点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。第64页，此课件共67页哦（1）玻璃板液位计可用于就地液位指示，结构简单，直观可靠，经久耐用，但测量深色、有腐蚀性、粘稠并与管壁有沾染作用的介质时不宜使用。（2）磁性浮子液位计适用于就地液位界面指示，它主要应用在工作压力不宜大干10MPa，介质温度不大于250，介质密度宜为4002000kg/m3，介质密度差大于150kg/m3的场合。当测量粘度高于600mPa.s的介质时，不宜采用。小结：物位检测器件的选择小结：物位检测器件的选择第65页，此课件共67页哦（3）差压式液位计用于液位(界面)测量或者腐蚀性液体、粘稠性液体、熔融

47、性液体、沉淀性液体等，当采取灌隔离液、吹气或冲液等措施时，亦可选用差压变送器，但测液位的差压变送器应带有迁移机构。但是不适用于正常工况下液体密度发生明显变化的介质的液位测量。（4）浮筒式液位计用于密度、操作压力范围比较宽的场合，一般介质的液位界面测量以及真空、负压或易气化的液体的液位测量，但在密度变化较大的场合，不宜选用浮筒式液位计。第66页，此课件共67页哦（5）浮子(球)式液位汁用于液位变化范围大或含有颗粒杂质的液体以及负压系统，例各类贮槽液位的连续测量和容积计量、两种液体的密度变化不大，且比密度差大于0.2的界面测量等。但是对于脏污液体，以及在环境温度下易结晶、结冻的液体，不宜采用浮子(球)式液位计。第67页，此课件共67页哦