第3章_物位檢測儀表

1、劉玉長劉玉長第三章 物位檢測儀表 物位，料位、液位和相界面的統(tǒng)稱物位，料位、液位和相界面的統(tǒng)稱。 劉玉長劉玉長1.靜壓力法靜壓力法 gPH對常壓開口容器，液位高度H與液體靜壓力P之間有如下關系： 式中， 被測液體的密度( )。3/mkg第一節(jié)靜壓式液位儀表 劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長v當H=0時，v 若變送器感受到的P=0，則變送器不需遷移；v 若變送器感受到的P0，則變送器需要正遷移；v 若變送器感受到的P0，則變送器需要負遷移；差壓式液位變送器的零點遷移差壓式液位變送器的零點遷移劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長3、特殊介質液體液位測量 某些特殊液體，如腐蝕某些特殊液體，如腐蝕性、含固體顆

2、粒、易結晶、性、含固體顆粒、易結晶、易沉淀或粘度大等液體的液易沉淀或粘度大等液體的液位測量，不能采用普通差壓位測量，不能采用普通差壓變送器而只能采用變送器而只能采用法蘭式差法蘭式差壓變送器壓變送器【因為容易造成堵【因為容易造成堵塞或差變損壞】。塞或差變損壞】。 法蘭測頭是一不銹鋼膜法蘭測頭是一不銹鋼膜盒，膜盒內充以硅油，用毛盒，膜盒內充以硅油，用毛細管引到差壓變送器的測量細管引到差壓變送器的測量室。室。法蘭式差變測量液位法蘭式差變測量液位1-平法蘭接頭，平法蘭接頭，2-毛細管，毛細管，3-差變，差變，4-插入法蘭接頭插入法蘭接頭劉玉長劉玉長法蘭式壓力（差壓）變送器劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長v插入

3、式法蘭變送器劉玉長劉玉長v單平法蘭式變送器劉玉長劉玉長v雙插入式法蘭變送器劉玉長劉玉長雙法蘭液位變送器測量示意圖雙法蘭液位變送器測量示意圖劉玉長劉玉長平衡容器的使用v單層平衡容器用于測量低壓容器的液位。單層平衡容器用于測量低壓容器的液位。v雙室平衡容器與水位指示器或者差壓變送器雙室平衡容器與水位指示器或者差壓變送器配套使用，可以在鍋爐啟、停爐過程中及正常配套使用，可以在鍋爐啟、停爐過程中及正常運行情況下，對汽包水位進行監(jiān)控，并對外輸運行情況下，對汽包水位進行監(jiān)控，并對外輸出水位變化時出水位變化時的壓差（的壓差（PP）信號，保證鍋爐安全運行。）信號，保證鍋爐安全運行。劉玉長劉玉長單層平衡容器單層

4、平衡容器劉玉長劉玉長雙層平衡容器雙層平衡容器劉玉長劉玉長習題v差壓式液位計的工作原理是根據(jù)液柱的靜壓力與液位高度成比例的關系工作的。v用差壓法測液位，在正常情況下，正壓室所受的壓力要小于負壓室所受的壓力。v用差壓表測量容器的液位時，壓差值的大小取決于（ ）vA.取壓點的高低和介質密度vB.取壓點的距離和介質密度vC.取壓點的高低和取壓點的距離vD.以上都不是劉玉長劉玉長習題v差壓式液位計的工作原理是根據(jù)液柱的靜壓力與液位高度成比例的關系工作的。v用差壓法測液位，在正常情況下，正壓室所受的壓力要小于負壓室所受的壓力。v用差壓表測量容器的液位時，壓差值的大小取決于（ ）vA.取壓點的高低和介質密度

5、vB.取壓點的距離和介質密度vC.取壓點的高低和取壓點的距離vD.以上都不是v答案：1，對 2.錯 3.B劉玉長劉玉長習題v雙法蘭液位計安裝時要注意的是正負壓室位置不能裝錯，正壓室裝在設備 的上采樣口，負壓室裝在設備的下采樣口。v當用單法蘭變送器測量開口容器液位時，變送器要進行零點的正遷移調整。v當用雙法蘭變送器測量密閉容器的液位時，變送器要進行零點的負遷移調整。劉玉長劉玉長習題v雙法蘭液位計安裝時要注意的是正負壓室位置不能裝錯，正壓室裝在設備 的上采樣口，負壓室裝在設備的下采樣口。v當用單法蘭變送器測量開口容器液位時，變送器要進行零點的正遷移調整。v當用雙法蘭變送器測量密閉容器的液位時，變送

6、器要進行零點的負遷移調整。v1.錯 2.錯 3.對劉玉長劉玉長第二節(jié)浮力式液位計 浮力式液位計是基于物體在液體中受浮力作浮力式液位計是基于物體在液體中受浮力作用的原理工作的。用的原理工作的。一、恒浮力式液位計 恒浮力式液位計又稱浮子式液位計。恒浮力式液位計又稱浮子式液位計。浮子的位移可以直接反映液位的變化量，液位穩(wěn)定不變時，浮子浮子的位移可以直接反映液位的變化量，液位穩(wěn)定不變時，浮子所受的浮力是一個恒定值。所受的浮力是一個恒定值。劉玉長劉玉長浮力式液位計浮力式液位計 1-浮子；浮子；2-磁鐵；磁鐵；3-鐵心；鐵心；4-導輪；導輪；5-非導磁管；非導磁管；6-浮球；浮球；7-連桿；連桿；8-轉動

7、軸；轉動軸； 9-重錘；重錘；10-杠桿杠桿(a)浮子式浮子式(敞口容器敞口容器)(b)浮子式浮子式(密閉容器密閉容器)(c)浮球式浮球式劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長帶杠桿的浮子式液位計劉玉長劉玉長浮子鋼帶液位計測量原理劉玉長劉玉長二、磁翻轉浮標液位計 v 劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長三、浮筒式液位計 當液面變化時，浮筒被液體浸沒的體積隨著變化當液面變化時，浮筒被液體浸沒的體積隨著變化而受到不同的浮力，通過測量浮力的變化可以測而受到不同的浮力，通過測量浮力的變化可以測量液位量液位-變浮力式液位計。變浮力式液位計。 浮筒GF彈F浮浮筒彈簧磁鋼室輸出指示器劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長判斷v1.浮球式液位計的液

8、位示值與被測介質的密度有關。v2.用浮球式液位計測液位，當液位下降時，浮球所受浮力減小，浮球沿導軌下移，帶動指針指示出液位高度。v3.液位變化時，浮球式液位計浮球所受的浮力也跟著變化，因而可測出液位的高低。劉玉長劉玉長判斷v1.浮球式液位計的液位示值與被測介質的密度有關。v2.用浮球式液位計測液位，當液位下降時，浮球所受浮力減小，浮球沿導軌下移，帶動指針指示出液位高度。v3.液位變化時，浮球式液位計浮球所受的浮力也跟著變化，因而可測出液位的高低。答案：1.錯 2.錯3.錯劉玉長劉玉長選擇v1.液位處于最高時，浮筒液位計的浮筒全部被液體浸沒，浮筒液位計輸出信號（ ）vA.最大 B.最小 C.不變

9、 D.無法確定v2.浮筒液位計所測的液位越高，則浮筒所受浮力（ ）vA.越小 B越大 C不變 D 不一定v2.下列液位計屬于變浮力式液位計（ ）vA.帶鋼絲繩的浮子式液位計vB.帶杠桿式的浮子式液位計vC.浮筒式液位計vD.翻板式液位計劉玉長劉玉長選擇v1.液位處于最高時，浮筒液位計的浮筒全部被液體浸沒，浮筒液位計輸出信號（ ）vA.最大 B.最小 C.不變 D.無法確定v2.浮筒液位計所測的液位越高，則浮筒所受浮力（ ）vA.越小 B越大 C不變 D 不一定v2.下列液位計屬于變浮力式液位計（ ）vA.帶鋼絲繩的浮子式液位計vB.帶杠桿式的浮子式液位計vC.浮筒式液位計vD.翻板式液位計v1

10、.B 2.C劉玉長劉玉長玻璃管液位計劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長習題v玻璃管液位計是根據(jù)靜壓平衡原理工作的。v玻璃管液位計可用于測量敞口容器和密封容器的液位。v玻璃管液位計的玻璃管選得太小，其測量值將比實際液位偏低。劉玉長劉玉長習題v玻璃管液位計是根據(jù)靜壓平衡原理工作的。v玻璃管液位計可用于測量敞口容器和密封容器的液位。v玻璃管液位計的玻璃管選得太小，其測量值將比實際液位偏低。v1.對 2.對 C.錯劉玉長劉玉長第三節(jié) 電容式物位計 一、檢測原理 圓筒形電容器的電容量圓筒形電容器的電容量C為：為：C=2L/ln(D/d)=kL 可見當將電容傳感器插入可見當將電容傳感器插入被測介質中，電極浸入介質中

11、被測介質中，電極浸入介質中的深度隨物位高低而變化，電的深度隨物位高低而變化，電極間介質的升降，必然改變兩極間介質的升降，必然改變兩極板間的電容量，從而可以測極板間的電容量，從而可以測出物位。出物位。圓筒形電容器圓筒形電容器1-內電極；內電極；2-外電極外電極劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長第四節(jié)電導物位傳感器一、電接點液位傳感器最簡單的位式傳感器，是在容器上方垂直伸入適當最簡單的位式傳感器，是在容器上方垂直伸入適當長度的導體電極。若容器本身導電，則電極長度的導體電極。若容器本身導電，則電極A與器壁與器壁C構構成的電路，其通斷與否取決于液位高低；若容器是絕緣成的電路，其通斷與否取決于液位高低；若容器是絕

12、緣的，則用電極的，則用電極 B代替代替C。(a) 位式位式 (b) 套筒連續(xù)式套筒連續(xù)式 (c) 電阻電阻(左左)或氖泡或氖泡(右右)分段式分段式劉玉長劉玉長第五節(jié)雷達物位計 雷達物位計利用回波測距原理，由喇叭狀或桿式天雷達物位計利用回波測距原理，由喇叭狀或桿式天線向被測物料面發(fā)射微波，微波傳播到不同相對介線向被測物料面發(fā)射微波，微波傳播到不同相對介電率的物料表面時會產(chǎn)生反射，并被天線所接收。電率的物料表面時會產(chǎn)生反射，并被天線所接收。發(fā)射波與接收波的時間差與物料面與天線的距離成發(fā)射波與接收波的時間差與物料面與天線的距離成正比，測出傳播時間即可得知距離正比，測出傳播時間即可得知距離 。 由于微

13、波以光速傳播且不受介質由于微波以光速傳播且不受介質特性影響，所以在一些有溫度，壓力特性影響，所以在一些有溫度，壓力，蒸汽等場合，其它物位計不能正常，蒸汽等場合，其它物位計不能正常工作，而微波物位計可以使用。工作，而微波物位計可以使用。劉玉長劉玉長一、脈沖微波物位計 雷達天線面對物料發(fā)雷達天線面對物料發(fā)射微波，微波遇到物料后反射微波，微波遇到物料后反射，反射微波被脈沖雷達天射，反射微波被脈沖雷達天線接收。那么距離物料表面線接收。那么距離物料表面的距離的距離D可通過脈沖的時間可通過脈沖的時間行程行程T來測得：來測得：D=cT/2 (c是光速是光速)因空罐的距離因空罐的距離E已知，已知，則物位則物位

14、L為：為： L = E-D檢測原理檢測原理微波發(fā)射天線微波發(fā)射天線劉玉長劉玉長二、調頻微波物位計 調頻微波物位計天線發(fā)射調頻微波物位計天線發(fā)射的微波是調頻連續(xù)波【的微波是調頻連續(xù)波【 FMCW(Frequency Modulated Contin-uous Wave)，頻率隨一定時間，頻率隨一定時間間隔間隔(即掃描頻率即掃描頻率)線性增加】。線性增加】。當回波被天線接收到時，天線當回波被天線接收到時，天線發(fā)射頻率已經(jīng)改變。根據(jù)回波發(fā)射頻率已經(jīng)改變。根據(jù)回波與發(fā)射波的頻率差可以計算出與發(fā)射波的頻率差可以計算出物料面的距離。物料面的距離。劉玉長劉玉長三、導波式微波物位計 導波式微波物位測量采導波式

15、微波物位測量采用時域反射法用時域反射法 (TDR，Time Domain Reflectometry)，通，通常稱導波雷達，采用脈沖波常稱導波雷達，采用脈沖波方式工作。與微波物位計不方式工作。與微波物位計不同點在于雷達發(fā)射的高頻脈同點在于雷達發(fā)射的高頻脈沖不是通過空間傳播，而是沖不是通過空間傳播，而是沿一根沿一根(或兩根或兩根)從罐頂伸入直從罐頂伸入直達罐底的導波體傳導。導波達罐底的導波體傳導。導波體可以是金屬桿或柔性金屬體可以是金屬桿或柔性金屬纜繩。纜繩。劉玉長劉玉長第六節(jié) 核輻射物位檢測 一、檢測原理一、檢測原理 核輻射強度隨穿透物質厚度核輻射強度隨穿透物質厚度H而變的規(guī)律為而變的規(guī)律為I

16、=I0e- H (朗伯朗伯-比爾定律比爾定律)式中，式中，I、I0 射線透過介質后與射入介質前的強度；射線透過介質后與射入介質前的強度； 介質對射線的吸收系數(shù)。介質對射線的吸收系數(shù)。 當放射源強度、被測介質一定時，則介質厚度當放射源強度、被測介質一定時，則介質厚度H與射線強度與射線強度I的關系為的關系為: H=(lnI0-lnI)/ 上式表明，測出透過介質后的射線強度，便可求上式表明，測出透過介質后的射線強度，便可求出被測介質的厚度出被測介質的厚度H。劉玉長劉玉長放射性物位計原理框圖 放射性物位計主要由放射源、接收器和顯示放射性物位計主要由放射源、接收器和顯示儀表組成：儀表組成：劉玉長劉玉長二

17、、物位檢測方法 放射性物位計檢測物位的方法，一般為有定點檢測和自動跟放射性物位計檢測物位的方法，一般為有定點檢測和自動跟蹤等方式。根據(jù)被測對象的實際需要，放射源可有多種安裝方式，蹤等方式。根據(jù)被測對象的實際需要，放射源可有多種安裝方式，以適應不同的物位檢測和控制的要求。以適應不同的物位檢測和控制的要求。(一)定點放射源檢測法 點狀放射源與接收器固定在設備的一定位置上。點狀放射源與接收器固定在設備的一定位置上。 1-放射源放射源2-接收器接收器 劉玉長劉玉長(二)跟蹤檢測法 跟蹤式放射跟蹤式放射性物位計既保持性物位計既保持了定點檢測方式了定點檢測方式的優(yōu)點，又可實的優(yōu)點，又可實現(xiàn)連續(xù)測量，并現(xiàn)連

18、續(xù)測量，并且量程可以很寬，且量程可以很寬，但儀表的結構較但儀表的結構較復雜。復雜。跟蹤式放射性物位計原理圖跟蹤式放射性物位計原理圖1-放射源，放射源，2-接收器，接收器，3-導軌，導軌，4-放大器，放大器，5-執(zhí)行器，執(zhí)行器，6，7-自整自整角機發(fā)送接收器，角機發(fā)送接收器，8-顯示儀表，顯示儀表，9-遠傳指示儀表遠傳指示儀表劉玉長劉玉長第七節(jié) 超聲波液位計 超聲波液位計是利用回聲測距原理工作的，與前述雷達超聲波液位計是利用回聲測距原理工作的，與前述雷達物位計有許多相似之處。物位計有許多相似之處。 根據(jù)超聲波傳播介質的不同，超聲波液位計分為液介式、根據(jù)超聲波傳播介質的不同，超聲波液位計分為液介式、氣介式和固介式三種。氣介式和固介式三種。(a)液介式液介式 (b) 氣介式氣介式 (c) 固介式固介式1-換能器；換能器；2-容器；容器；3- 金屬波導棒金屬波導棒 劉玉長劉玉長v1.用電容式液位計測量導電液體的液位時，液位變化，相當于兩電極間距離在變化。v2.用電容式液位計測量導電液體的液位時，是根據(jù)液位變化相當于兩電