第三章第四节物位检测及仪表

第四节物位检测及仪表一、概述1.定义:液位、料位、液体的分界面称为物位。2.物位测量的目的(1).对物位测量的绝对值要求非常准确,借以确定容器或储存库中的原料、辅料、半成品或成品的数量。(2).对物位测量的相对值要求非常准确,要能迅速正确反映某一特定水准面上的物料相对变化,用以连续控制生产工艺过程,即利用物位仪表进行监视和控制。3.物位检测仪表的分类(按工作原理)(1).直读式物位仪表:利用连通器原理,通过与被测容器相连的玻璃管来直接显示液位高度。玻璃管(玻璃板)液位计等。(2).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。有压力式和差压式物位仪表。(3).浮力式物位仪表:利用浮子高度随液位变化而变化的原理而工作。(4).电磁式物位仪表:使物位的变化转换为一些电量的变化,通过测电量的变化来测知物位。分为电阻式(电极式)、电容式和电感式。(5).核辐射式物位仪表:利用核辐射透过物料时,其强度随物质层的厚度而变化的原理而工作。(6).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的原理而工作。(7).光学式物位仪表:利用物位对光波的遮断和反射原理而工作。3.物位检测仪表的分类(按工作原理)1.工作原理:利用容器内液体产生的静压力与液位高度成正比的原理。p1=p+ρgH,p2=pΔp=p1-p2=ρgH二、差压式液位变送器测量液位时,当H=0时,Δp=Z0≠0,称为零点迁移。当Z00时,为正迁移,当Z00时,为负迁移。Z0称为零点迁移量。如图,隔离液密度ρ2ρ1(被测介质的密度)(1).负迁移2.零点迁移问题二、差压式液位变送器p+=ρ2gh1+ρ1gH+p0p-=ρ2gh2+p0Δp=p+-p-=ρ1gH-(h2-h1)ρ2gΔp–变送器正.负压室的压差；H–被测液位高度。对于DDZ-Ⅲ型差压变送器,输出信号为4~20mA。+QoQi·PAP0P0HP+P--(1).负迁移在无迁移时:H=0→Δp=0→I0=4mA(差压变送器的输出)→起始点为零。H=Hmax→Δp=Δpmax→I0=20mA。•当H=0时,Δp=Z0=-(h2-h1)ρ2g0,为负零点迁移量,变送器的输出I04mA。•H=Hmax时,Δp=ρgHmax+Z0,变送器输出I020mA。•超出了正常输出信号范围(4-20mA)。•为了使H=0时,I0=4mAH=Hmax时,I0=20mA。必须抵消Z0的作用。采用零点迁移的办法。即调节仪表上的迁移弹簧,以抵消Z0的影响。(1).负迁移Δp=p+-p-=ρ1gH-(h2-h1)ρ2gp+=p0+ρgh+ρgH,p-=p0Δp=p+-p-=ρgh+ρgHΔp-变送器正.负压室的压差；•当H=0时,Δp=Z0=ρgh0,变送器的输出I04mA；•当H=Hmax时,Δp=ρgh+ρgHmax,变送器输出I020mA。(2).正迁移因取压点与差压变送器安装不在同一高度,引起的附加压差Z0,使液位起始值不为零。•超出正常输出范围(4mA-20mA)。为了抵消Z0的影响,在差压变送器上增加零点迁移弹簧。零点迁移的实质如图曲线a为无迁移。曲线b为负迁移。曲线c为正迁移。通过零点迁移弹簧来实现的。零点迁移的实质:改变差压变送器的测量差压(即液位)范围而其输出信号的范围不变,量程不变。组成:由法兰式测量头(金属膜盒).毛细管和变送器组成。分类:单法兰式和双法兰式。3.用法兰式差压变送器测量液位方法:在膜盒、毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有硅油,作为传压介质,使被测介质不进入毛细管和变送器内,以免堵塞。作用:测量具有腐蚀性.含固体颗粒.粘度大及易凝固等液体的液位。LCDnd2三、电容式物位传感器组成:两个同轴的圆筒形电极,中间充以电介质组成圆筒形电容器。如图,L-遮盖部分的长度;d-内电极的外径;D-外电极的内径;ε-介质的介电常数,则电容量为：CL当D.d一定时,则。1.测量原理:在电容器的极板之间,充以不同介质时,电容量的大小就不同。可通过测电容量的变化来测物位。002LCDnd当液位为零时,仪表调整零点(或在某一起始液位调零也可),其零点的电容为：02()2LHHCDDnndd002()xiHCCCKHDnd2.液位的检测0-空气介电系数;当液位上升为H时,电容为：电容的变化为:Ki为比例系数。0D(ε-ε),d和的值越大仪表越灵敏。电容量变化与料位升降的关系为:02xHCDnd3.料位的检测D,d--分别为容器的内经和电极的外径；ε,ε0-分别为物料和空气的介电系数。由于固体间磨损大,易滞留,用电极棒及容器壁组成电容器的两极测量非导电固体料位。电容物位计的传感器特点:结构简单、使用方便。•因电容变化量不大,要精确测量,常通过电子线路将电信号放大后再进行测量。•还应注意介质浓度、温度变化时,其介电系数也要发生变化,以便及时调整仪表,达到测量目的。四、核辐射式物位计测量原理:放射性同位素的辐射线射入一定厚度的介质时,部分粒子因克服阻力与碰撞动能消耗被吸收,另一部分粒子则透过介质。射线的透射强度随介质厚度增加而减弱。关系式：μ-介质对放射线的吸收系数；H-介质层的厚度;I-穿过介质后的射线强度。•不同介质吸收射线的能力是不同。固体吸收能力最强,液体次之,气体最弱。HeII0特点:核辐射线特性不受温度、湿度、压力、电磁场等影响,适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、易结晶或沸腾状态的介质的物位测量,还可测量高温融熔金属的液位。所以可在高温、烟雾、尘埃、强光及强电磁场等环境下工作。但放射线对人体有害,使用范围受到限制。