第三章第四节物位检测及仪表

2 H 2 0 ( L H ) C D D n n d d
电容的变化为: Ki为比例系数。 2 ( 0 )H C x C C0 Ki H D n d
(ε-ε0 )值越大,仪表越灵敏。
3.料位的检测
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。
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。
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。
零点迁移的实质
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。 通过零点迁移弹簧来实现的。 如图曲线a为无迁移。 曲线b为负迁移。 曲线c为正迁移。
3. 用法兰式差压变送器测量液位
3.物位检测仪表的分类(按工作原理) (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。
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： 2 L C D n d 当D.d一定时,则 C L 。
2.液位的检测 当液位为零时,仪表调整零点(或在某一起始液位调零也可), 2 0 L 其零点的电容为： C0 D n 0 -空气介电系数; d 当液位上升为H时,电容为：
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： H
I I 0e
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。
二、差压式液位变送器 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=p
Δp= p1- p2=ρgH
二、差压式液位变送器 2.零点迁移问题 测量液位时,当H=0时,Δp=Z0≠0,称为零点迁移。当Z0>0 时,为正迁移,当Z0<0 时,为负迁移。Z0称为零点迁移量。
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。 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。
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。
三、电容式物位传感器 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。
(2).正迁移 p+=p0+ρgh+ρgH , p-=p0 Δp=p+- p-=ρ gh+ρgH Δp-变送器正.负压室的压差； • 当H=0时,Δp=Z0=ρgh>0, 变送器的输出I0>4mA； • 当H=Hmax时,Δp=ρgh+ρgHmax, 变送器输出I0>20mA。 •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。
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。
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。
Qi P0
H
Qo
· PA
P+
+-
P0
P-
(1).负迁移
Δp=p+- p-=ρ1gH-(h2-h1)ρ2g
• 当H=0时,Δp=Z0= -(h2-h1)ρ2 g<0,为负零点迁移量, 变送器的输出I0<4mA。 • H=Hmax时,Δp=ρgHmax+Z0, 变送器输出I0<20mA。 • 超出了正常输出信号范围 (4-20mA)。 • 为了使H=0时, I0= 4mA H=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。
电容量变化与料位升降的关系为:
2 0 H Cx D n d 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。
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。
(1).负迁移 如图,隔离液密度ρ2 > ρ1(被测 介质的密度)
p+=ρ2 gh1+ρ1 gH+ p0 p -= ρ 2 g h 2 + p 0 Δp=p+- p-=ρ1gH-(h2-h1)ρ2g Δp–变送器正.负压室的压差； H–被测液位高度。
(1).负迁移
对于DDZ-Ⅲ型差压变送器,输出信号为4~20mA。