物位检测仪表PPT课件

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理学物位检测技术及仪表PPT课件

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图5-14
负迁移
对于图5-7所示的锅炉气包液位测量系统而言，当液位为零时，差压变送器所感受到的差压为负的最大值（设为-B），而当液位最高时，则差压为零。而要使测量系统实现如图5-11所示的特性曲线，就必须必须对差压变送器进行100% 的零点负向迁移，输入差压为-B时输出电流为4mA DC，而当输入差压为零时输出为20mA DC，如图5-13中的c线所示。
基于连通器原理工作。
玻璃式液位计的选用问题：
① 就地液位指示宜选用玻璃板液位计，但测量深色、粘稠并与管壁有沾染作用的介质时不宜使用；
② 对于温度低于80℃、压力小于0.4MPa、不易燃、无爆炸危险和无毒的洁净介质，可选用带护罩的玻璃管液位计；
③ 玻璃板液位计的长度不宜大于1700mm，当测量范围大于1700mm时，可采用几个液位计上下重叠安装。
5.1 概述
物位的定义
物位是指设备或容器中液体或固体物料的表面位置。物位可分为液位、料位和界面三种。
物位检测的意义及目的
⑴ 确定容器中的原料、产品或半成品的数量，以保证连续生产或进行经济核算；
⑵ 了解物位是否在规定的范围之内，这对确保产品质量和产量，实现安全、高效、正常生产具有重要意义。
物位检测仪表及其分类
若r2 >> r1且ε2 >> ε1，则上式可近似为
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C
2 2
ln r2
H
r1
电容式料位计
对于固体物料，如锅炉煤粉仓粉位的测量，其原理与上述液位测量原理类似，但由于固体物料的摩擦力比较大，容易发生“滞留”现象，故一般是采用电极棒（内电极）和容器壁组成的电容传感器来测量非导电性固体物料的料位，或者是采用由套以绝缘套管的内电极和容器壁组成的电容传感器来测量导电性固体物料的料位。

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• 注意事项：
– 确保反射波能回到探头； – 防止物料对声波的吸收（如
表面泡沫漂浮）。
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超声波传播距离为L，波的传播速度为C，传播时间为，则：
L是与液位有关的量
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7.光学式物位仪表
激光式液位检测仪由激光发射器、接收器及测量控制电路组成。工作方式有反射式和遮断式，在液位测量中两种方式都可使用，但一般只用作定点检测控制，不易进行连续测量。
图3-44 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
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例题分析
1.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位,如图所示。被测介质密度 ρ=900kg/m3 ,毛细管内工作介质密度ρ0=950kg/m3。变送器的安装尺寸为 h1=1m, h2=4m。求变送器的测量范围,并判断零点迁移方向,计算迁移量,当法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时,问对测量有何影响?
否可以提高仪表的准确度和灵敏度?试举例说明之。
解：如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有： 0～10，16，25，60，100 （MPa）精度等级均为0.5级。输出信号范围为0～10mA。
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例题分析
由已知条件，最高压力为15MPa，若贮罐内的压力是比较平稳的，取压力变送器的测量上限为
H (1 c )x
Ag
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3、差压式物位仪表
• 利用物料对某定点的静压力与物料深度或堆积高度成正比的关系进行测量。
液体密闭容器
液体敞开容器
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固体称重仓
4、电磁式物位仪表
将物位的变化转换为电量的变化
分电阻式、电感式和电容式

《物位检测仪表》PPT课件

刘玉长
1-内电极；2-绝缘套管；3-容器
由图可知当液位由零变化到H时，电容传感
器的电容变化量CX为
CX
CH
C0
2πH
ln(D/ d)
2π0(LH)
ln(D0 / d)
2π0L
ln(D0 / d)
2π( 0) H
ln(D/ d)
2π H SH
ln(D/ d)
式中ε为绝缘套管或陶瓷涂层的介电
刘玉长
(a)浮子式(敞口容器) (b)浮子式(密闭容器)
(c)浮球式
浮力式液位计
1-浮子；2-磁铁；3-铁心；4-导轮；5-非导磁管；6-浮球；
7-连杆；8-转动轴； 9-重锤；10-杠杆
刘玉长
二、磁翻转浮标液位计
为克服玻璃管浮标液位计易碎问题，在浮标上设置永久磁铁，安装在非导磁不锈钢导筒内，它随导筒内的液位升降，借助于磁耦合作用，使导管外翻转箱内的红白相间的翻板或翻球依次翻转。有液体的位置红色朝外，无液体的位置白色朝外，因此红色就是液位所在，液位高度由标尺显示。
第一节浮力式液位计第二节差压式液位计第三节电容式物位计第四节电导物位传感器第五节音叉物位计第六节微波物位计第七节核辐射物位检测第八节磁致伸缩液位计第九节超声波液位计
第一节浮力式液位计
浮力式液位计是基于物体在液体中受浮力作用的原理工作的。浮子漂浮在液面上或半浸在液体中随液面上下波动而升降，浮子所在处就是液体的液位。前者是浮子法，后者是浮力法，是应用最广的液位计。
系数； ε0’为绝缘套管和空气共同组成电容的等效介电系数；S为传感器
灵敏度系数。
刘玉长
(二)非导体液体电容传感器

《物位的检测》PPT课件

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38
(2)音叉式物位开关
其工作原理根据物料对振动中的音叉有无阻力，探知料位是否到达或超过某高度，并发出通断信号。
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39
传感器的音叉由弹性良好的金属制成，材料一般使用不绣钢，金属本身具有确定的固有频率，如外加交变力的频率与其固有频率一致，则叉体处于共振状态。
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33
(1)常压开口容器液位测量
液位高度H与液体静压力P 之间有如下关系：
H P g
P—测压仪表指示值 H—液位的高度 ρ—液体的密度 g—重力加速度
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34
(2)密闭容器中的液位测量
采用测量压差的方法,消除液面上上部气压及气压波动对示值的影响.
将容器底部与差压变送器正压室相连，液面上的空间与负压室相连，就可以测量出液面的高低。
传感器的音叉以固有的频率振动；当音叉触及液体或其他物料时，其固有的振动频率降低，能量消耗在物料颗粒间的摩擦上，迫使振幅急剧衰减而停振，这个频率变化由电子线路检测出来并输出一个开关量，产生通断信号。
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40
音叉式物位开关的方框图
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41
积高度的表面位置__料位计；界面位置一般指固体与液体或两种不相溶、
密度不同的液体之间存在的分界面，也称界位__界位计。
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2
(二) 物位的检测方法
按工作原理分类，物位检测方法有直读式、静压式、浮力式、电容式、回波测距（TOF）式、核辐射式、光学式等。
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3
1）直读式检测法
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23
和超声波（机械波）相比，微波的传播不依赖介质 ;波速不受环境影响，故测量精度较超声物位计高，它可以解决许多超声波技术难以胜任的工况。

物位测量PPT课件

将一质量为m的浮筒悬挂在弹簧上，弹簧的下端被固定，当测量桶内无水时，浮筒的重力与弹簧力达到平衡时，有：
mgCx0
当测量筒内有一定高度的液位H 时，浮筒受到液体的浮力上浮，
Hhx
根据力平衡：
mA g g h C (x 0 x)
物位检测及仪表
物位检测及仪表
mA g g h C (x 0 x)
• 所以可选择差压变送器量程为 40kPa
B ( h 2 h 1 )2 g ( 5 1 ) 9 5 9 .8 0 37 P
• 所以负迁移量为 37.240kPa ，即将差压变送器的零点调为 37.240kPa。迁移后差变的测量范围为-37.24~2.76kPa。
（3）正迁移
▪ 恒浮力式检测的基本原理是通过测量漂浮于被测液面上的浮子（也称浮标）随液面变化而产生的位移。
▪ 变浮力式检测是利用沉浸在被测液体中的浮筒（也称沉筒）所受的浮力与液面位置的关系检测液位。
（一）恒浮力式物位检测
物位检测及仪表
恒浮力式物位检测包括浮子式、浮球式和翻板式等各种方法。
1、浮子式液位计：是一种恒浮力式液位计。（1）钢丝绳（或钢带）式浮子液位计
无论是压力检测法还是差压法，均要求零液位与检测仪表在同一水平高度，否则会产生附加静压误差。
处理方法
对压力变送器进行零
点调整，使在只受附加静
压力时输出为“零”。
H
量程迁移
无迁移
量程迁移
负迁移
h
正迁移
（1）无迁移
物位检测及仪表
保证正压室与零液位等高
P1gH
当H为零时，差压输出为零。
差压变送器的作用是将输入的差压信号转化为统一的标准信号输出。

物位检测方法及仪表课件

ln D
ln D
d
d
液位测量
电容量的变化为
1—内电极；2—外电极； 3—绝缘套；4—流通小孔
CX
C C0
2 0 H
ln D
KiH
物位检测方11法及仪表 d
3.料位的检测
用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间磨损较大，容易“滞留”，可用电极棒及容器壁组成电容器的两极来测量非导电固体料位。
示。
一般型号后面加“A”的为正迁移；加“B”的为负迁移。
图3-4 3正迁移示意图
物位检测方法及仪表
零点迁移问题(小结)
ΔP=ρ1gH
ΔP=ρ1gH -ρ2g（h2-h1）
ΔP=ρ1gH +ρ1gh1
无迁移
负迁移
迁移量： ρ2g （ h2-h1 ）
零点迁移的目的：使H＝0时，变送器输出为Io= 4mA, H = Hmax时，变送器输出为Io = 20 mA
物位检测的作用 ①确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算； ②为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内； ③对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。
物位检测方法及仪表
工作原理不同:
直读式物位仪表：玻璃管液位计、玻璃板液位计等。
物差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而
测量有何影响?
图4-15 法兰式差压变送器测液位
物位检测方法及仪表
解：当不考虑迁移量时,变送器的测量范围应根据液位的最大变化范围来计算。液位为3m时,其压差为
pmax Hg 3 900 9.81 26487 Pa
这里值得一提的是压力单位Pa用SI基本单位时就相当于m-1·kg·s-2，即

物位仪表PPT课件

质效验则不用。水效法公式如下：
ρ L水 x • L
ρ水
计算完成后在浮筒上标记好
14
⑷ 将1和2截止阀关闭，打开3排污阀，慢慢拧开4堵头，进行排液；
⑸ 待排尽浮筒内液位后，在3排污阀出口处连接一条软管（软管长度一定要超过浮筒长度），这样软管与浮筒就组成了一个U型连通器。从4堵头处加水至浮筒液位下限位置，用375手操器标定零点。菜单如下 2．Online→3. Device data→2.Specialist→er Cal→1.Lower sensor trim 此时零点标定完成，表头显示为0.00%； ⑹ 标定完零点后，若是用水效验则再灌水到计算出的标定位置并标定量程上限位置，步骤如下：2．Online→3. Device data→2.Specialist→er Cal→3. Upper sensor trim 此时量程上限标定完成，表头显示100%；
10
回路的构成及测试：
144LD浮筒为两线制，信号线和电源线一体，信号为4-20mA电流信号。从现场到终端的接线分别为：表头接线→现场接线箱→FAR间中间端子柜→DCS机柜（SIS机柜）
回路测为： online→diagnose→simulation→other
11
常见故障及处理方法
4
三部在用物位测量仪表主要有：
1，浮力式液位计：如144LD型浮筒、麦格纳丘浮筒;
2，差压式液位计：Rosemount差压液位计、 Rosemount双法兰液位计；
3，超声波式液位计：SOR 711超声波液位开关；
4，雷达式液位开关：Rosemount雷达液位计
5，放射式液位计：核料位计 6，其他液位计：磁致伸缩液位计

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➢ 由于Z0的存在，变送器输出信号不能正确反应液位的高低（h=0 时ΔP= Z0 ）。变送器正常使用要求是：当液位0→H，输出电流
4~20mADC，所以必须设法抵消Z0的影响。
h
9
零点迁移的原因
当变送器安装位置固定， Z0固定，将变送器零点沿P的坐标方向迁移Z0，从而使变送器可满足正常使用的要求。
h
2
浮球式液位控制器
2 1
3 4
1— 浮球； 2、 3— 磁钢； 4— 电触点
配合电磁阀门执行机构，可实现阀门的自动启停，进行液位的自动控制。
h
3
磁翻转浮标液位计
N
SN
SN
SN
SN S S
N
S N
N
SN
SN
S
N
S
N
S SN N
S N
S
N S
为克服玻璃管浮标液位计易碎问题，在浮标上设置永久磁铁1，安装在非导磁不锈钢导筒内，它随导筒内的液位升降，借助于磁耦合作用，使导管外翻转箱内的红白相间的翻板或翻球2依次翻转有液体的位置红色朝外，无液体的位置白色朝外，因此红色就是液位所在，液位高度由标尺显示。
ΔP=P1-P2 =hρ1g-[h3ρ2 -(h1+h2)ρ1]g =h ρ1g+Z0
Z0—零点迁移量，Z0= - [h3ρ2 -(h1+h2)ρ1]g ➢ Z0为负迁移，即沿ΔP坐标的负方向移动Z0的位置
。
h
12
• 用差压变送器测量密闭容器的液位。设被测液体的密度ρ1=0.8g/m3，连通管内充满隔离液，其密度 ρ2=0.9g/m3；设液位变化范围为1250mm， h1=50mm，h2=2000mm。
零点迁移分类
零点正迁移、零点负迁移
零点迁移实质正负迁移实质是通过改变变送器的零点；同时改
变量程上下限，而不改变量程的大小。
h
10
5.2.2 密闭容器的液位检测
密闭容器液位测量
(a) 差压变送器的安装；(b) 零点负迁移坐标图
h
11
➢ 气相连通管内充以高度为h3的隔离液，一般取隔离液密度ρ2＞被测液密度ρ1，差压变送器两侧压力： P1=(h+ h1+h2) ρ1g P2= h3 ρ2g
h
18
5.3 电容式物位计
5.3.1 检测原理 • 利用电容器间介质不
同时，电容量不同，可测定液位、料位或不同液体的分界面。 ▪ 电容物料传感器大多是同轴的圆筒形电容器。
圆筒形电容器 1-内电极；2-外电极
h
19
➢ 圆筒形电容器的电容量C为：
C 2L
ln(D/ d)
ε—极板间介质的介电系数， ε= ε 0εp
使用于有腐蚀性、含固体颗粒、易结晶、易沉淀或粘度大的液体，因为容易造成堵塞的场合。
法兰式差压变送器测量液位示意图
1-平法兰测头；2-毛细管； 3- 差压变送器；4-插入式法兰测头
h
16
• 用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位，如图所示。已知被测液位的变化范围为0~3m，被测介质密度ρ=900kg/m3，毛细管内工作介质密度 ρ=950kg/m3。变送器的安装尺寸为h1=1m， h2=4m。求变送器的测量范围，并判断零件迁移方向，计算迁移量。当法兰式差压变送器的安装位置
1 H 3
1—容器；
2—压力传感器；
2
3—液位零面； 4—导压管
4
压力传感器测量液位（静压）原理图
h
6
7
8
➢ 差压计(DDZ-Ⅲ)两侧压力：
P1=hρg+(h1+h2) ρg
P2=0 (表压)
压差ΔP为：
ΔP=P1-P2=hρg+(h1+h2)ρg=h ρg+Z0
Z0—零点迁移量，Z0= (h1+h2)ρg
❖ 问（1）差压变送器的零点要进行正迁移还是负迁移？
❖ （2）变送器的量程应选择多大？ ❖ （3）零点迁移后测量上、下限各
是多少？
h
13
✓ 解： P1 = (h+h1)ρ1g P2 = h2ρ2g ΔP = P1-P2 = h ρ1g-(h2 ρ2g-h1 ρ1g) = h ρ1g+Z0
（1）零点负迁移（最低液位处，h=0) Z0=-(2×900 -0.05 ×800)×10/103 =-17.6kPa （2）变送器的量程
升高或降低时，问对测量有何影响？
P0
ρ0
ρ
H p0 + -_
h1 h2
图法兰式差压变送器测液位
h
17
• 解变送器的测量范围应根据液位的最大变化范围来计算。
p m a H x g 3 9 9 0 .8 0 2 1P 6 2 a 4 .4 6 k 8 8 P 7
• 测量范围可选0~30kPa。 • 如图所示，当液位高度为h时，差压变送器正、负压
第五章物位与厚度检测仪表
5.1 浮力式液位计 5.2 差压式液位计 5.3 电容式物位计 5.4 雷达物位计 • 原理：在液体中放置一个浮子，浮子随液面变化而自由浮动，借此测量液位。F浮不变。
(a)浮子式(敞口容器)
(b)浮子式(密闭容器)
(c)浮球式
1-浮子，2-磁铁，3-铁心, 4-导轮，5-非导磁管，6-浮球，7-连杆，8-转动轴, 9重锤，10-杠杆
室所受压力p1，p2分别为：
p1p0hgh 1 0g p 2 p 0h 2 h 1 0 g
• 差压变送器输入信号为： p p 1 p 2 hg h 20 g
• 由上式可知，当h=0时，△p=-h2ρ0g<0，所以，应进行负迁移，其迁移量应为h2ρ0g。
• 当差压变送器安装的高度改变时，只要两个取压法兰间的尺寸h2不变，其迁移量是不变的。
h
4
5.2 差压式液位计
• 原理：容器内液位变化时，液柱产生的静压也相应变化。差压计测得的差压与液位高度成正比。常用来测量敞口容器和密封容器的液位。
5.2.1 敞口容器的液位检测 5.2.2 密闭容器的液位检测
5.2.3 法兰式差压变送器
h
5
5.2.1 敞口容器的液位检测
(1) 利用压力传感器（或压力表）直接测量
H ρ1g =1.25×800 ×10 /1000 =10kPa （3）零点迁移后测量上、下限为
-17.6～-7.6 kPa
h
14
思考：请判断下面三种安装方式是否需要进行零点迁移?应向何方向进行?
(a)
(b)
(c)
h
15
5.2.3 法兰式差压变送器
▪原理：法兰测头是一不锈钢膜盒，膜盒内充以硅油，用毛细管引到差压变送器的测量室。