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_过程检测知识-3[1].6.ppt

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过程检测技术,第三章,物位是液位、料位以及界位的统称。 目的:测知容器中物料的存储量,以便对物料进行监控,保证顺利和安全生产。 例如:工业锅炉汽包水位的测量与控制是保证锅炉安全的必要因素。若锅炉汽包水位太高,则容易使蒸汽带液增加、蒸汽品质变坏,长时间还会导致过热结垢,对锅炉的安全造成极大的隐患。,3.6 液位测量,液位测量已有很长的历史,在测量方法和测量仪器制作方面积累了相当多的经验。 按工作原理分类:直读式(玻璃管)、浮力式、静压式、电容式、光纤式、激光式、核辐射式、声波式等。,一、浮力式液位计,根据浮力原理测量,分为恒浮力式和变浮力式。 1.1 恒浮力式液位计利用漂浮在液面上的浮子来实现测量。浮子因浮力漂浮在液面上,其位置代表了液面位置。当液面变化时,浮子随液面一起运动,从而产生位移,但浮子所受浮力的大小不发生改变,然后通过传递、放大系统显示出液位的变化和液面高度。,(1)测量原理 圆柱形浮子的几何尺寸如图,设浮子的密度为ρ1,液体密度为ρ0,则浮于受力情况如下。,当液位上升时上述平衡关系发生变化,浮子浸在液体中的部分增大,浮力增加,则,由于△F的产生,导致了受力不平衡,从而迫使浮子上浮,也就是说浮子的升降是随液位的升降而变化的。当重新达到平衡后,浮子的静止位置就表示了新液面的位置。,(2)浮子的结构形式 扁平浮子、扁圆柱浮子、高圆柱浮子,1.2 变浮力式液位计感受元件将液位变化转化为力的变化,再将力的变化转化为机械位移,然后通过转换装置将位移转换为电信号。一个圆柱形金属浮筒悬挂在弹簧上,浮筒的重量由弹簧力来平衡,当浮筒的一部分浸入液体时,由于浮力作用而使浮筒上移,当与弹簧力平衡时,浮筒停止运动。,若浮筒连杆上装指针,可直接指示液位;若装铁心,通过差动变送器输出电信号,可间接测量液位。,二、静压式液位计,2.1 测量原理通过测量某点的压力或该点与另一参考点之间的压差来间接测量液位。,由流体静力学知,当液体在容器内有一定高度时.会对容器的底面或侧面产生一定的压力。在容器中取A、B两点,设A点为参考点,则,在选定测点后,可以通过测量pB或△pAB将液位测量转化为压力测量,由压力大小间接测量出液位高低。,2.2 结构形式①玻璃管液位计 利用连通器的原理而制成,通过玻璃管来显示液柱高度,直接观察液位。 这是一种最简单的静压式液位计。②压力式液位计 利用测量压力来测量液位。③压差式液位计 利用测量压差来测量液位。对于密闭式容器,只能用压差计来测量。当液位变化时,液面处的气压也随之发生变化,此时气压对压力计指示有影响。压差大小通过气动或电动差压变送器传送并转化为电信号,最终显示液位大小及变化。,三、电容式液位计,组成:电容式液位传感器和测量电路。 特点:结构简单,动态响应快,能够连续、及时的测量液位的变化。 应用广泛,适于各种导电、非导电液体的液位测量。,电容变化量△c与液位高度h成正比。当液位上升时,电容两圆筒电极的介电常数发生变化,引起电容量的变化,根据变化量的大小可以计算出液位高度h的大小。,3.1 电容法测液位原理电容器是两个同轴的金属圆筒。,3.2 导电液体电容液位计1为金属内电极,无液体时外容器壁为外电极;有液体时,液体是外电极。绝缘套管会形成虚假液面。,3.3 非导电介质电容液位计结构简图见课本有专门的外电极,为了保证介质流动顺畅,在外电极上开了很多小孔。非导电介质电容液位计同样会出现虚假液面,其大小与被测介质粘度、内外电极间隙大小、电极形状等有关。,四、光纤液位计,优点:绝缘性好,防爆性好,不会产生火花、高温、漏电等不安全因素,耐腐蚀性好,体积小,易弯曲等,在工业上得到日益广泛的应用。,在两根石英光纤的端部粘上石英棱镜,一根与光源相连,另一根与光电元件相连。,应用: 1)易燃易爆液体的液面报警;2)不同介质分界面的测定;3)监控液位,防止液体的泄漏。光纤液位计的仪表用光纤传递信息,所以现场无电源、无电传送信号,传送能量小,属于本质安全型仪表。 新型液位计:利用回声测距原理的超声波液位计,利用光电效应的激光液位计等。,五、液位计的选用,1)仪表特性:测量范围、测量精度、工作可靠性等。 2)工作环境:被测对象情况、液位计的放置情况等。 3)输出方式:是否连续测量、信号传递和显示等。,生产过程中的液面情况十分复杂,除常压、常温、一般性介质水平液面情况外,还会遇到高温、高压、易燃易爆、粘性及多泡沫沸腾状的液面情况。在实际操作过程中,对液位测量的要求是多方面的,液位测量的范围变化也很大。针对这些不同的情况,应选用不同的液位计。,,,现代化生产过程中,为了保证原材料、中间产品、成品的质量和产量,利用压力、温度、流量等过程参数进行测量和控制,这是间接的方法。而成分分析仪表则可以随时监视原料、半成品、成品的成分及其含量,达到直
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