CGWC78直讀式液位計(jì)02

高等職業(yè)教育數(shù)字化學(xué)習(xí)中心連鑄自動化崗位培訓(xùn)直讀式液位計(jì)1.4電學(xué)法

電學(xué)法按工作原理不同又可分為電阻式、電感式和電容式。用電學(xué)法測量無摩擦件和可動部件，信號轉(zhuǎn)換、傳送方便，便于遠(yuǎn)傳，工作可靠，且輸出可轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號，與電動單元組合儀表配合使甩，可方便地實(shí)現(xiàn)液位的自動檢測和自動控制。1.電阻式液位計(jì)

電阻式液位計(jì)既可進(jìn)行定點(diǎn)液位控制，也可進(jìn)行連續(xù)測量。所謂定點(diǎn)控制是指液位上升或下降到一定位置時引起電路的接通或斷開，引發(fā)報警器報警。電阻式液位計(jì)的原理是基于液位變化引起電極間電阻變化，由電阻變化反映液位情況。

為用于連續(xù)測量的電阻式液位計(jì)原理圖。圖中：

1-電阻棒；2-絕緣套；

3-測量電橋

該液位計(jì)的兩根電極是由兩根材料、截面積相同的具有大電阻率的電阻棒組成，電阻棒兩端固定并與容器絕緣。整個傳感器電阻為

該傳感器的材料、結(jié)構(gòu)與尺寸確定后，K1、K2均為常數(shù)，電阻大小與液位高度成正比。電阻的測量可用圖中的電橋電路完成。2.電感式液位計(jì)

電感式液位計(jì)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象，液位變化引起線圈電感變化，感應(yīng)電流也發(fā)生變化。電感式液位計(jì)既可進(jìn)行連續(xù)測量，也可進(jìn)行液位定點(diǎn)控制。

電感式液位控制器的原理圖。傳感器由不導(dǎo)磁管子、導(dǎo)磁性浮子及線圈組成。管子與被測容器相連通，管子內(nèi)的導(dǎo)磁性浮子浮在液面上，當(dāng)液面高度變化時，浮子隨著移動。線圈固定在液位上下限控制點(diǎn)，當(dāng)浮子隨液面移動到控制位置時，引起線圈感應(yīng)電勢變化，以此信號控制繼電器動作，可實(shí)現(xiàn)上、下液位的報警與控制。圖中：1、3-上下限線圈；2-浮子3.電容式液位計(jì)

電容式液位計(jì)利用液位高低變化影響電容器電容量大小的原理進(jìn)行測量。電容式液位計(jì)的結(jié)構(gòu)形式很多，有平極板式、同心圓柱式等等。它的適用范圍非常廣泛，對介質(zhì)本身性質(zhì)的要求不象其它方法那樣嚴(yán)格，

對導(dǎo)電介質(zhì)和非導(dǎo)電介質(zhì)都能測量，此外還能測量有傾斜晃動及高速運(yùn)動

的容器的液位。不僅可作液位控制器。還能用于連續(xù)測量。(1)檢測原理 在液位的連續(xù)測量中，多用同心圓柱式電容器，如右圖所示。同心圓柱式電容器的電容量：式中：D、d——外電極內(nèi)徑和內(nèi)電極外徑(m)；ε——極板間介質(zhì)介電常數(shù)(F/m)；

L——極板相互重疊的長度(m)。 液位變化引起等效介電常數(shù)變化，從而使電容器的電容量變化，這就是電容式液位計(jì)的檢測原理。 圖中：1-內(nèi)電極；2-外電極。(2)安裝形式

為用來測量導(dǎo)電介質(zhì)的單電極電容液位計(jì)，它只用一根電極作為電容器的內(nèi)電極，一般用紫銅或不銹鋼，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作為絕緣層，而導(dǎo)電液體和容器壁構(gòu)成電容器的外電極。

1-內(nèi)電極；2-絕緣套

右圖為用于測量非導(dǎo)電介質(zhì)的同軸雙層電極電容式液位計(jì)。內(nèi)電極和與之絕緣的同軸金屬套組成電容的兩極，外電極上開有很多流通孔使液體流入極板間。 圖中：

1、2-內(nèi)、外電極；

3-絕緣套；

4-流通孔。1.5熱學(xué)法

在冶金行業(yè)中常遇到高溫熔融金屬液位的測量。由于測量條件的特殊性，目前除使用核幅射法外，還常用熱學(xué)方法進(jìn)行檢測。它利用了高溫熔融液體本身的特性，即在空氣和高溫液體的分界面處溫度場出現(xiàn)突變的特點(diǎn)，用測量溫度的方法間接獲得高溫金屬熔液液位。熱學(xué)法按溫度測量轉(zhuǎn)換原理的不同，通常又分為熱電法和熱磁感應(yīng)法。1.5.1熱電法

熱電法采用熱電偶測量溫度場，右圖為熱電偶測量高溫金屬熔液液位原理圖。圖中:a-容器壁；b-凝固金屬；c-鋼水；d-熱電偶。熱電偶測量高溫金屬熔液液位原理圖

在容器壁上選定一系列測量點(diǎn)，裝上熱電偶，并將各測點(diǎn)上熱電偶的輸出記錄下來，得到如圖所示的溫度-電勢分布曲線，曲線上反映出第7個和第8個測點(diǎn)之間產(chǎn)生了溫度突變，因此液面就在第7與第8測點(diǎn)之間。溫度-電勢分布圖

熱電偶測液位只是一個較為粗略的測量方法，精度一般不高；而且精度與熱電偶分布、安裝情況有關(guān)。適當(dāng)減小各熱電偶的間距、增加測量點(diǎn)，則可提高金屬液位測量分辨力和測量精度。另外，熱電偶工作端與容器的接觸點(diǎn)要細(xì)而牢固，為此可將熱電偶絲焊在容器壁上，由容器壁充當(dāng)熱電偶的另一極。這種測量方法雖然精度不高，但很可靠；在連鑄機(jī)結(jié)晶過程等應(yīng)用場合中，仍是一種很適用的液位檢測控制方法1.5.2熱磁感應(yīng)法

熱磁感應(yīng)法也稱熱磁敏法.前面熱電法測溫元件為一組耐高溫?zé)犭娕迹鼈儼呀饘偃垡阂好嫣帨囟葓龀霈F(xiàn)變化轉(zhuǎn)換為電勢大小的變化；熱磁感應(yīng)法測溫元件為一組熱敏磁性元件，把金屬熔液液面處溫度場出現(xiàn)變化轉(zhuǎn)換為電抗（電感）大小的變化。1.6超聲波法

超聲波液位計(jì)利用波在介質(zhì)中的傳播特性。

因此，在容器底部或頂部安裝超聲波發(fā)射器和接收器，發(fā)射出的超聲波在相界面被反射。并由接收器接收，測出超聲波從發(fā)射到接收的時間差，便可測出液位高低。超聲波液位計(jì)按傳聲介質(zhì)不同，可分為氣介式、液介式和固介式三種；按探頭的工作方式可分為自發(fā)自收的單探頭方式和收發(fā)分開的雙探頭方式。相互組合可以得到六種液位計(jì)的方案。(a)氣介式(b)液介式(c)固介式單探頭超聲波液位計(jì)

由上圖看出，超聲波傳播距離為L，波的傳播速度為C，傳播時間為Δt，則：

L是與液位有關(guān)的量，故測出L便可知液位，L的測量一般是用接收到的信號觸發(fā)門電路對振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

單探頭液位計(jì)使用一個換能器，由控制電路控制它分時交替作發(fā)射器與接收器。雙探頭式則使用兩個換能器分別作發(fā)射器和接收器，對于固介式，需要有兩根金屬棒或金屬管分別作發(fā)射波與接收波的傳輸管道。1.7導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)

導(dǎo)波雷達(dá)液（界）位變送器運(yùn)用了TDR（時域反射原理）技術(shù)，發(fā)射的電磁波脈沖沿著桿或纜傳送當(dāng)遇到比先前傳導(dǎo)介質(zhì)（空氣或蒸發(fā)汽）介電常數(shù)大的介質(zhì)表面時，脈沖波被反射回來。用超高速計(jì)來計(jì)算脈沖波的傳導(dǎo)時間，從而達(dá)到精確的液位測量。雷達(dá)式液位計(jì)示意圖雷達(dá)波由天線發(fā)出到接收到由液面來的反射波的時間t由下式確定由于故

雷達(dá)探測器對時間的測量有微波脈沖法及連續(xù)波調(diào)頻法兩種方式。微波脈沖法原理示意圖1.8射線式物位檢測放射性同位素在蛻變過程中會放射出α、β、γ三種射線。α射線的電離本領(lǐng)最強(qiáng)，但穿透能力最弱。β射線是電子流，電離本領(lǐng)比α射線弱，而穿透能力較α射線強(qiáng)。γ射線是一種從原子核中發(fā)出的電磁波，它的波長較短，不帶電荷，它在物質(zhì)中的穿透能力比α和β射線都強(qiáng)，但電離本領(lǐng)最弱。由于射線的可穿透性，它們常被用于情況特殊或環(huán)境條件惡劣的場合實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的非接觸式檢測，如位移、材料的厚度及成分、流體密度、流量、物位等。

反向散射式中子料位計(jì)，或稱中子氫密度界面/料位計(jì)。它通過對焦炭塔特定區(qū)域內(nèi)物料含Ｈ、Ｃ密度的連續(xù)測量，給出塔內(nèi)全部物料狀態(tài)（油氣、泡沫、焦炭或水）的動態(tài)分布規(guī)律,并在塔底注油起始信號配合下給出泡沫層、焦炭層上沿實(shí)時高度指示值。從而為實(shí)現(xiàn)焦化生產(chǎn)的實(shí)時在線控制提供信息。1.9中子料位計(jì)基本工作原理其基本工作原理為：

1、所用中子源為50毫居钚/鈹（Pu-238/Be）中子源。

2、快中子與輕質(zhì)元素特別是氫原子極易發(fā)生彈性反散射碰撞并經(jīng)多次碰撞后被“慢化”為低能量的“慢”中子。

3、采用專用的高效慢中子探測器將這種慢中子接收。該探測器只對慢中子靈敏，而對快中子則基本無作用。把中子源、高效慢中子探測器及變送器組裝在一起，構(gòu)成中子料位計(jì)，并安裝在被測裝置壁外特定高度上。中子源發(fā)出的快中子能夠穿透被測裝置外壁，同裝置內(nèi)部的各種原子發(fā)生多次相互碰撞，其中與氫原子發(fā)生慢化的幾率最大，慢中子再有一定幾率反散射到裝置壁外被慢中子探測器接收。反射到探測器處的慢中子通量Φ，在特定條件下顯然與