《过程检测及仪表》电子教案 第3章

3.2.1 基本测量原理
差压法液位测量原理如图3.1所示。
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3.2 差压式液位检测仪表
测得差压： △P=P2-P1=Hρg H=△P/ ρg 式中 △P——差压； P0——罐的操作压力； ρ——介质密度； H——液位高度。
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3.2 差压式液位检测仪表
只要确保气相管内无冷凝液，P1＝P0，在密度稳定时测得的 差压完全代表了液位的高度H。差压变送器的输出特性曲线 如图３．２所示。
3.2.2 带有正负迁移的差压法液位测量 原理
带有正负迁移的差压法液位测量适用于气相易于冷凝的场合， 如图３．３所示。图中ρ1为气相冷凝液的密度，h1为冷凝液 的高度。当气相不断冷凝时，冷凝液会自动从气相口溢出， 回流到被测容器而保持高度h1不变。当液位在零位时，变送 器负端已经受到h1ρ1犵的压力，这个压力必须加以抵消，这 称为负迁移。
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3.2 差压式液位检测仪
式中 PM———压力表６的表压。 ２．差压液位计的应用 使用时应注意： ①当差压计与取压点和取压点与液位零点不在同一水平位置时，应对其
因位置高度差而引起的固定压力进行修正，即进行零点迁移。 ②如果被测介质黏稠或易结晶，可采用法兰差压变送器。法兰式差压变
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3.2 差压式液位检测仪表
负迁移量：
SRt=h1 ρ1g
（3-2）
带有正负迁移的差压变送器输出特性曲线如图3.4所示。
当测量液位的起始点从H0开始，变送器的正端有H0ρg的压 力要加以抵消，这称为正迁移。
正迁移量：
SR0=H0ρg
这时变送器总迁移量为：
（3-3）
SR=SR1-SR0
送器测量液位如图3.7所示，变送器与设备通过法兰相连，法兰式测量 头中的敏感元件金属膜盒，经毛细管５与变送器１的测量室相通，由膜 盒、毛细管、测量室组成的封闭系统内充有硅油，通过硅油传递压力， 毛细管的直径较小（一般内径为０．７～１．８ｍｍ），在毛细管的外 部套有金属蛇皮保护管，具有可挠性，单根毛细管长度一般在５～１１ ｍ之间选择，安装也比较方便，且省去引压导管，从而克服导管的腐蚀 和阻塞问题。
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3.2 差压式液位检测仪表
差压式液位计是利用容器内的液位改变时，液柱产生的静压 也相应变化的原理而工作的。差压式液位计有以下几个特点： ①检测元件在容器中几乎不占空间，只需在容器壁上开一个 或两个孔即可；②检测元件只有一两根导压管，结构简单， 安装方便，便于操作维护，工作可靠；③采用法兰式差压变 送器可以解决高黏度、易凝固、易结晶、腐蚀性、含有悬浮 物介质的液位测量问题；④差压式液位计通用性强，可以用 来测量液位，也可以用来测量压力和流量。
物位测量的目的有两个：一是通过物位测量来确定容器中的 原料、产品或半成品的数量，以保证连续供应生产中各个环 节所需的物料或进行经济核算；另一个是通过物位测量，了 解物位是否在规定的范围内，以使生产过程能正常进行，保 证产品的质量、产量和安全生产。
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3.1 物位测量概述
3.1.2 物位检测仪表的种类
用上面的公式来计算，不过，ρ１为毛细管中所充的硅油的密 度，h1为两个法兰中心高度之差。
3.2.3 静压式液位计的应用
１．压力式液位计的应用
使用时应注意：
①当压力表与取压点和取压点与液位零点不在同一水平位置时， 应考虑零点迁移。
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3.2 差压式液位检测仪
②如果被测介质黏稠或易结晶，为避免导压管阻塞，可采用 把测量元件直接装于容器上的法兰式压力变送器，原理如图 3.5所示。
第3章 物位检测及仪表
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8
物位测量概述 差压式液位检测仪表 浮力式液位计 雷达液位测量系统 电容式物位计 超声波物位计 光导式液位计 磁致伸缩液位计
3.1 物位测量概述
3.1.1 基本概念
在工业生产过程中，常遇到大量的液体物料和固体物料，它 们占有一定的体积，堆成一定的高度。把生产过程中罐、塔、 槽等容器中存放的液体表面位置称为液位；把料斗、堆场仓 库等储存的固体块、颗粒、粉料等的堆积高度和表面位置称 为料位；两种互不相溶的物质的界面位置称为界位。液位、 料位以及界位总称为物位。
=h1 ρ1g - H0ρg
（3-4）
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3.2 差压式液位检测仪表
在有正负迁移的情况下仪表的量程为：
△P=H1 ρg
(3-5)
“迁移”只是同时改变了仪表的量程上下限，而不改变量程的
大小。当被测介质有腐蚀性、易结晶时，可选用带有耐腐蚀膜
片的双法兰式差压变送器，迁移量及仪表的量程的计算仍然可
物位测量仪表的种类很多，如果按液位、料位、界位来分可 分为：
(1)测量液位的仪表 玻璃管（板）式、称重式、浮力式 （浮筒、浮球、浮标）、静压式（压力式、差压式）、电容 式、电感式、电阻式、超声波式、放射性式、激光式及微波 式等；
(2)测量界位的仪表 浮力式、差压式、电极式和超声波式 等；
(3)测量料位的仪表 重锤探测式、音叉式、超声波式、激 光式、放射形式等。
③如果被测介质具有强腐蚀、高黏度或含有悬浮颗粒等特性 时，可采用吹气式液位计测量。测量原理如图3.6所示。在 敞口容器中插入一根导管５，压缩空气经过滤器１、减压阀 ２、节流元件（调节阀）３、转子流量计４，最后由导管的 下端逸出。
压缩空气P1的压力根据被测液位的范围，由减压阀控制在某 一数值上，P２的压力通过调整节流元件保证液体上升到最高 点时，仍由微量的气泡从导管的下端逸出。由于节流元件后 的压力P１变化不大，当满足P２≤０．５２８P１的条件时， 可以达到气源流量恒定不变的要求。
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3.2 差压式液位检测仪
正确选择吹气量是使用吹气式液位计的关键，通常吹气流量 约为２０Ｌ／ｈ，吹气流量可由转子流量计进行显示。
当液位上升或下降时，导管下端的压力（又称液封压力）也 会升高或降低，致使从导管下端逸出的气量也随之减少或增 加。导压管内的压力几乎与导管下端的压力（液封压力）相 等，因此，由压力表６显示的压力即可反映出液位的高度H。