大学精品课件：液位测量

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第三节 超声波液位计
一、超声波液位测量的优点和原理
频率在20000Hz以上的声波叫作超声波。
优点：可以定点和连续测量，方便提供遥测或遥控所需要 的信号；有较大的适应性，安装维护较方便，价格 便宜，并且不受光线、粘度的影响
超声液位测量仪的原理是利用超声波在气体、液体、固 体中的吸收衰减的不同来探测探头前有无液体、固体物料 存在，从而可发出液位报警信号。
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第六章 液 位 测 量
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概述
液位作为一个过程参数，它的高低也能够反映核动力装 置的运行状态，如反应堆冷却剂液位和稳压器、蒸汽发生器 等的液位直接反映了核动力系统的运行工况。
常用的液位测量仪表主要有以下几种：
①直读式液位测量仪表 它可以直接用与被测容器连通的玻璃管或玻璃板来显
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吹气式液位计系统
压缩空气经过滤器、主 气滤清器和节流元件最后从 导管下端敞口逸出。
将压缩空气的压力凋到P1后，经节流元件降到P2，当压缩 空气从导管下端以气泡的形式流出时，导管内的压力几乎与 液封静压相等。因此，差压变送器所指示的压力值即可反映 出液位高度。
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因此，当液位H等于零时，气动差压 变送器仍有与Z0相对应的气压信号输出， 应使变送器不受Z0的影响，即当H＝0时， 输出气压为0.2kgf／cm2；最高位时为1kgf ／cm2。在这种情况下要进行正迁移，零点 迁移量为Z0 ＝(h1+h2)γ。
零点迁移是靠调整变送器内部迁移弹簧 来实现的。
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C 2L
ln
D d
液位变化引起等效 介电常数变化，从
式中：
而使电容器的电容
D、d——外电极内径和内电极外径(m)； 量变化，这就是电
ε ——极板间介质介电常数(F/m)；
容式液位计的检测
L ——极板相互重叠的长度(m)。
原理。
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安装形式
右图是为用来测量导电介 质的单电极电容液位计，它只 用一根电极作为电容器的内电 极，一般用紫铜或不锈钢，外 套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷 作为绝缘层，而导电液体和容 器壁构成电容器的外电极。
p1 h11 H1 p
p2 h2 2 p
高、低压室的压差为p p1 p2
H11 h1 2 h2 2 H1 C
式中：P1、P2分别为高、低压室的压力；
γ1、γ2为被测液体及隔离液的重度；
h1、h2为最低液位及最高液位至变送器的高度
p为容器中气体的压力；
示容器中的液位高度，它是最原始但仍应用较多的液位 测量仪表；
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②浮子式液位测量仪表 这是一种利用浮子较所测液体比重稍小的特点，使浮
子漂在液面上并随液面的升高或下降来反映液位的仪器， 它也是一种应用最早并且应用范围很广的液位测量仪表；
③静压式液位测量仪表 它是利用液柱高度对某定点产生压力，测量该点压
C为常数，C＝ (h2－h1)γ
负迁移
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第二节 电容式液位计
工作原理 在平行板电容器之间充以不同介质时，电容
量的大小就有所不同，因此可以通过测量电容量 的变化来测量液位、料位或两种不同液体的分界 面。
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14பைடு நூலகம்
两个同轴圆筒极板组成的电容器， 在两圆筒之间充以介电常数为ε的介质 时，则两圆筒间的电容量为
1-内电极；2-绝缘套
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右图为用于测量非导电 介质的同轴双层电极电容 式液位计。内电极和与之 绝缘的同轴金属套组成电 容的两极，外电极上开有 很多流通孔使液体流入极 板间。
图中：1、2-内、外电极；
3-绝缘套；
4-流通孔。
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p2 0
两室的压差为 p p1 p2 H (h1 h2 ) H Z0
式中：γ为容器内液体的重度；
Z0为零点迁移量， Z0 (h1 h2 )
正迁移
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由于Z0的存在，使H－ΔP关系曲线向 ΔP的正方向移动了Z0的位置，如右 图所示。
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二、差压式液位计
如右上图，差压变送器 的高压室与容器下部取压 点相连，低压室与液面以 上空间(此处与大气相通) 相连。
差压变送器高压室的位置较最低液位低h1＋h2，并较容 器底低h2，需要测量的液位范围为H。
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这时差压变送器高抵压宝的压力分别为
p1 H (h1 h2 )
右上图是用压力表测量容器中液体液位的测量系统。 这时压力表的读数应为
p H h
式中：γ为液体的重度。由于压力表安装的位置固定，所 以h是常数。
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一般认为在测量中液体的重度不变，所以仪表的刻度方程为
p H C C h 为常数
对于与大 气相通的敞口 容器可以把压 力表安装在液 位最低处，如 右图。
由于核工程中存在着辐射损伤、密封和腐蚀等问题， 因此，液位检测仪表基本局限于以下几种：静压式液位测 量仪表；电磁式液位测量仪表；超声波式液位测量仪表。
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第一节 静压式液位计
一、压力式液位计
液体在容器中具有一定高度，将对其底部或侧面某点 产生一定的压力。液位越高，对某点的压力就越大，所以 只要测出某点的压力．便可确定液位的高度。
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在实际应用中，为了防止容器内液体和气体进入变 送器的取压室造成管路堵塞或腐蚀，以及为了保持低 压室的液柱高度恒定，在变送器的高、低压室与取压 点之间分别装有隔离罐，如图，在隔离罐内充满隔离 液γ2，通常γ2 ＞γ1 。
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这时高、低压室的压力分别为
力或测量该点与另一参考点的压差而间接测量液位的仪 表；
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④电磁式液位测量仪表 它是将液位的变化转换为某些电量的变化，进行间接测
量的液位仪表．如电容式、电感式和电阻式液位计等： ⑤超声波式液位测量仪表； ⑥核辐射式液位测量仪表。 此外，还有光学式、称重式、重锤式、旋转翼板式等液位 测量仪表。