化工仪表自动化节精选PPT.ppt
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1、化工仪表自动化节1第1页,此课件共45页哦3-5 3-5 物位测量仪表物位测量仪表物位检测方法2概述31静压式液位计静压式液位计磁浮子式液位计磁浮子式液位计电容式物位计电容式物位计其他物位测量仪表332第2页,此课件共45页哦o物位的定义:物位的定义:n“物位物位”一词统指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。一词统指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。n对应不同性质的物料又有以下的定义。对应不同性质的物料又有以下的定义。o1、液位指设备和容器中液体介质表面的高低。、液位指设备和容器中液体介质表面的高低。o2、料位指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固体、料位指设备和容器中所储存的块状、
2、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度。物料的堆积高度。o3、界位指相界面位置。容器中两种互不相溶的液体,因其、界位指相界面位置。容器中两种互不相溶的液体,因其重度不同而形成分界面,为液重度不同而形成分界面,为液-液相界面;容器中互不相溶液相界面;容器中互不相溶的液体和固体之间的分界面,为液的液体和固体之间的分界面,为液-固相界面。液固相界面。液-液、液液、液-固相界面的位置简称界位。固相界面的位置简称界位。n物位是液位、料位、界位的总称。物位是液位、料位、界位的总称。n对物位进行测量、指示的仪表,称物位检测仪表。对物位进行测量、指示的仪表,称物位检测仪表。一、概述一、概述3第3页,此课件共45页哦一
3、、概述一、概述o物位检测仪表的分类:物位检测仪表的分类:n由于被测对象种类繁多,检测的条件和环境也有很由于被测对象种类繁多,检测的条件和环境也有很大差别,所以物位检测的方法有多种多样,以满足大差别,所以物位检测的方法有多种多样,以满足不同生产过程的测量要求。不同生产过程的测量要求。n按测量方式分类:按测量方式分类:可分为连续测量和定点测量两大类。可分为连续测量和定点测量两大类。o连续测量方式能持续测量物位的变化。连续测量方式能持续测量物位的变化。o定点测量方式则只检测物位是否达到上限、下限或某个定点测量方式则只检测物位是否达到上限、下限或某个特定位置,定点测量仪表一般称为特定位置,定点测量仪表
4、一般称为物位开关物位开关。n按工作原理分类按工作原理分类,物位检测仪表有直读式、浮力式、静,物位检测仪表有直读式、浮力式、静压式、电磁式、声波式、辐射式等。压式、电磁式、声波式、辐射式等。4第4页,此课件共45页哦o1、直读式物位检测仪表、直读式物位检测仪表n采用侧壁开窗口或旁通管方式,直接显示容器中采用侧壁开窗口或旁通管方式,直接显示容器中物位的高度。方法可靠、准确,但是只能就地指物位的高度。方法可靠、准确,但是只能就地指示。主要用于液位检测和压力较低的场合。示。主要用于液位检测和压力较低的场合。o2、静压式物位检测仪表、静压式物位检测仪表n基于流体静力学原理,适用于液位检测。基于流体静力学
5、原理,适用于液位检测。n容器内的液面高度与液柱重量所形成的静压力成容器内的液面高度与液柱重量所形成的静压力成比例关系,当被测介质密度不变时,通过测量参比例关系,当被测介质密度不变时,通过测量参考点的压力可测知液位。考点的压力可测知液位。n这类仪表有压力式、吹气式和差压式等型式。这类仪表有压力式、吹气式和差压式等型式。一、概述一、概述5第5页,此课件共45页哦o3、浮力式物位检测仪表、浮力式物位检测仪表n其工作原理基于阿基米德定律,适用于液位检其工作原理基于阿基米德定律,适用于液位检测。漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮测。漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒,在液面变动时其浮力会产生相应的
6、变化,筒,在液面变动时其浮力会产生相应的变化,从而可以检测液位。从而可以检测液位。n这类仪表有各种浮子式液位计、浮筒式液位计这类仪表有各种浮子式液位计、浮筒式液位计等。等。o4、电磁式物位仪表、电磁式物位仪表o是将物位变化转换为电量的变化,并通过对电量变化的测量是将物位变化转换为电量的变化,并通过对电量变化的测量间接测知物位。间接测知物位。一、概述一、概述6第6页,此课件共45页哦o5、声波式物位仪表、声波式物位仪表:o 基于声学回声原理,通过测量超声波由发射到返回的时间推算物位的高度。o6、辐射式物位仪表、辐射式物位仪表:o 利用伽玛射线穿过介质时,其辐射强度随介质的厚度而衰减的原理测量物位
7、。一、概述一、概述7第7页,此课件共45页哦二、二、物位检测方法物位检测方法2.1 2.1 静压式液位计静压式液位计 1 1工作原理工作原理 静压式液位计是根据液体在容器内的液位与液柱高度产生的静压力成正比的原理进行工作的。A A、敞口容器的液位测量原理图:、敞口容器的液位测量原理图:8第8页,此课件共45页哦p将压力计与容器底部相连,根据流体静力学原理,所测压力与液位的关系为 p=gH 式中p 容器内取压平面上由液柱产生的静压力;容器内被测介质的密度;g 重力加速度。H 从取压平面到液面的高度;9第9页,此课件共45页哦B、在测量受压密闭容器中的液位时,由于介质上方的压力、在测量受压密闭容器
8、中的液位时,由于介质上方的压力影响会产生附加静压力,所以采用差压法测液位,如图所影响会产生附加静压力,所以采用差压法测液位,如图所示。示。10第10页,此课件共45页哦 o差压变送器的高压侧与容器底部的取压管相连,低差压变送器的高压侧与容器底部的取压管相连,低压侧与液面上方容器的顶部相连。压侧与液面上方容器的顶部相连。o如果容器上部空间为干燥的气体,则此时差压变送如果容器上部空间为干燥的气体,则此时差压变送器高,低压侧所感受的压力分别为:器高,低压侧所感受的压力分别为:11第11页,此课件共45页哦o差压变送器所受的压差差压变送器所受的压差 o因此,可以根据差压变送器测得的差压按下式计算出液位
9、的因此,可以根据差压变送器测得的差压按下式计算出液位的高度高度12第12页,此课件共45页哦特点:o利用静压原理测液位,就是把液位测量分别利用静压原理测液位,就是把液位测量分别转化为压力或差压测量。转化为压力或差压测量。o各种压力和差压测量仪表,只要量程合适,各种压力和差压测量仪表,只要量程合适,都可用来测量液位。都可用来测量液位。o分别叫压力式液位计和差压式液位计。分别叫压力式液位计和差压式液位计。13第13页,此课件共45页哦*2 零点迁移问题零点迁移问题o由差压式液位计的测量原理可知,液柱的静压差由差压式液位计的测量原理可知,液柱的静压差 P 与液位高度与液位高度 H 满足式满足式 的条
10、件是:的条件是:(1)差压变送器的高压室取压口正好与起始液)差压变送器的高压室取压口正好与起始液 面(面(H=0)在同一水平面上;)在同一水平面上;(2)差压变送器低压室的导压管中没有任何气体)差压变送器低压室的导压管中没有任何气体 的冷凝液存在;的冷凝液存在;(3)被测介质的密度保持不变。)被测介质的密度保持不变。o在这种情况下,差压变送器处于理想条件下的无迁移工作状态。假在这种情况下,差压变送器处于理想条件下的无迁移工作状态。假定采用输出为定采用输出为 4mA 20mA 的差压变送器的差压变送器,当当 H 0 时,变时,变送器输入送器输入 p 0,输出电流为,输出电流为4mA;当液位到上限
11、,变送;当液位到上限,变送器输入器输入 p=Hmaxg,输出电流,输出电流20mA。14第14页,此课件共45页哦o在实际应用中,差压变送器的安装位置不能与最低液位处于同一水平面上,如图所示。15第15页,此课件共45页哦这时差压变送器高低压室所受压力分别为:o高低压室所受的压差为:o与无迁移情况式相比,式(与无迁移情况式相比,式(3-33)中多出一项)中多出一项 hg,即在高压室增加了一个恒定的静压即在高压室增加了一个恒定的静压 hg。由于此项的存在,使得当由于此项的存在,使得当 H=0时,时,p=hg,此,此时的变送器输出必然大于时的变送器输出必然大于 4mA。16第16页,此课件共45页
12、哦零点迁移功能零点迁移功能o为使变送器输出与被测液位仍保持无迁移对应关系,必为使变送器输出与被测液位仍保持无迁移对应关系,必须应用差压变送器的零点迁移功能来抵消静压影响。使须应用差压变送器的零点迁移功能来抵消静压影响。使得当得当 H=0,p=hg 时,变送器输出为时,变送器输出为 4mA。o*正迁移:正迁移:o在上图这种工作状态下,变送器的起始输入点由零点变在上图这种工作状态下,变送器的起始输入点由零点变为一个正值,因此称为正迁移。为一个正值,因此称为正迁移。17第17页,此课件共45页哦o*负迁移:负迁移:o在工程中还经常遇到负迁移的情况,如图所示。在工程中还经常遇到负迁移的情况,如图所示。
13、o若被测液体的密度为若被测液体的密度为 1 ,隔离液的密度为,隔离液的密度为 2,且且 1 2,则变送器高低压室的压力分别为:,则变送器高低压室的压力分别为:18第18页,此课件共45页哦o高低压室所感受的压差为 o与无迁移情况相比较,总的差压减少了与无迁移情况相比较,总的差压减少了(h2-h1)2g,即相当于在低压室增加,即相当于在低压室增加 了一个恒定的静了一个恒定的静压。压。由于它的存在,使得当由于它的存在,使得当 H=0 时,时,p=-(h2-h1)pg,此时变送器的输出必然小于此时变送器的输出必然小于 4mA,当,当 H=Hmax时,变送器的输出也达不到时,变送器的输出也达不到 20
14、mA。19第19页,此课件共45页哦零点迁移功能零点迁移功能o为了使变送器输出与被测液位之间仍然保持无迁移情为了使变送器输出与被测液位之间仍然保持无迁移情况的对应关系。就必须借助差压变送器的零点迁移功况的对应关系。就必须借助差压变送器的零点迁移功能来抵消这静压力的影响,使得当能来抵消这静压力的影响,使得当 p=(h2 h1)g 时,变送器的输出为时,变送器的输出为 4mA。o变送器的起始输入点由零点变为一个负值,这种情况变送器的起始输入点由零点变为一个负值,这种情况就是负迁移。就是负迁移。20第20页,此课件共45页哦p 针对上述三种情况,如果选用的差压变送器测量范围为 0 5kPa,且零点通
15、过迁移功能抵消的固定静压分别为 2kPa 和-2kPa,则这台差压变送器零点迁移特性曲线如图 3-35 所示。21第21页,此课件共45页哦二、二、物位检测方法物位检测方法o2.2磁浮子式液位计磁浮子式液位计 磁浮子式液位计是一种浮力式液位计,利用浮力原理,磁浮子式液位计是一种浮力式液位计,利用浮力原理,靠漂浮于液面上的浮子随液面升降的位移反映液位的变化。靠漂浮于液面上的浮子随液面升降的位移反映液位的变化。22第22页,此课件共45页哦o磁浮子式磁浮子式液位越限报警采用液位越限报警采用图图3-373-37所示所示:o结构特点:上下限报警结构特点:上下限报警液位处装两个舌簧管,液位处装两个舌簧管
16、,并由导线引出至报警装并由导线引出至报警装置。置。23第23页,此课件共45页哦o磁浮子式就地指示磁浮子式就地指示型液位计型液位计A.磁翻板液位计磁翻板液位计B.磁滚柱液位计磁滚柱液位计o结构特点:结构特点:o将液体引入装有磁浮子将液体引入装有磁浮子的钢管内,由连通器原的钢管内,由连通器原理,内外液面一致。理,内外液面一致。o同性相斥同性相斥 异性相吸异性相吸24第24页,此课件共45页哦o磁浮子式液位计的特点o是结构简单,设计合理,显示清晰直观。o主要用于中小容器和生产设备的液位或界面的测量。25第25页,此课件共45页哦o恒浮力法测量液位的原理:26第26页,此课件共45页哦二、二、物位检
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