第五章 液位测量
液位测量方法
液位测量方法嗨，朋友！你有没有想过，在那些大大的油罐里、高高的水塔里，人们是怎么知道里面的液体到底有多高的呢？这就涉及到液位测量方法啦，这可是个超级有趣又相当实用的事儿呢。
我有个朋友叫小李，他在一家炼油厂工作。
有一次我去他那儿玩，看到那些巨大的油罐，我就好奇地问他：“小李啊，你咋知道这油罐里的油有多少呢？”他就笑着跟我说：“这就得靠液位测量呀。
”液位测量的方法有好多呢。
先来说说直接测量法吧。
这就像是拿把尺子直接去量东西一样直白。
在一些小型的、比较敞口的容器里，你就可以用这种简单粗暴的方法。
比如说，你家有个小水缸，你想知道水有多少，直接拿根带刻度的棍子插进去，看看水淹到哪儿了，这不就知道液位了嘛。
可是，这种方法在那些大型的、封闭的容器里就不好使了。
你能想象拿根大长棍子去捅油罐吗？那可太危险啦！这时候呢，就有了另一种方法——静压式液位测量。
这就好比你站在水里，水越深，你感受到的压力就越大。
在容器里的液体也是这样的。
在容器底部装一个压力传感器，液体的压力就会作用在这个传感器上。
根据物理学里的公式，就可以算出液位的高度啦。
我记得小李跟我说，他们厂里有些地方就用这种方法。
不过呢，这种方法也有小缺点。
要是液体的密度有变化，或者容器不是那种规规矩矩的形状，那测量结果可能就有点偏差了。
就像你本来以为按一个标准身材做的衣服能适合所有人，结果来了个身材特别奇特的，那衣服肯定不合身啦。
还有一种液位测量方法叫超声波液位测量。
这个可就有点高科技的感觉了。
它就像蝙蝠探路一样，发射超声波出去，超声波碰到液面就反射回来。
通过测量超声波往返的时间，就能算出液位的高度。
我当时就跟小李打趣说：“这是不是就像跟液面打电话，看看信号往返的时间啊？”小李被我逗得哈哈大笑。
这种方法的好处是不用接触液体，比较安全，而且精度也还不错。
但是呢，要是容器里有很多干扰的东西，比如说雾气、灰尘啥的，就可能影响超声波的传播，就像你打电话的时候有很多杂音，听不清对方说啥一样。
液位测量方法与实践
加强操作人员培训，提高操作技能，减小人为因 素导致的误差。同时，建立严格的读数规范和操 作流程，确保测量结果的准确性和可靠性。
06 总结与展望：提高液位测 量准确性和可靠性
本次项目成果总结
1 2 3
成功研发出高精度液位传感器
本次项目成功研发出具有高精度、高稳定性的液 位传感器，有效提高了液位测量的准确性。
和可靠性，满足更加复杂的应用需求。
ห้องสมุดไป่ตู้
不断提升自身专业能力
01
深入学习液位测量相关理论知识
不断学习和掌握液位测量领域的最新理论知识，为研发更加先进的液位
测量技术打下坚实基础。
02
积极参与液位测量项目实践
通过参与实际项目，不断积累实践经验，提高解决实际问题的能力。
03
关注行业动态与技术发展趋势
密切关注液位测量行业的最新动态和技术发展趋势，及时调整研发方向，
应用
超声波液位计适用于各种腐蚀性、粘稠性、易结晶等复杂液 体的液位测量。它具有非接触式测量、精度高、维护方便等 优点。
雷达液位计原理及应用
原理
雷达液位计采用微波雷达技术进行液位测量。它向液面发射微波信号，并接收从 液面反射回来的回波信号，通过测量微波的传播时间计算液位高度。与超声波液 位计相比，雷达液位计具有更强的抗干扰能力和更高的测量精度。
液位测量重要性
液位是工业生产过程中的重要参 数之一，准确的液位测量对于保 证生产安全、提高生产效率、节 约能源等具有重要意义。
液位测量应用领域
01
02
03
04
石油化工
石油化工行业中的储罐、反应 釜等设备需要进行液位测量， 以确保生产过程的顺利进行。
电力行业
第五章 容器计量的计量方法
2、测温操作注意事项
（1）油温测量至少距容器壁300mm。
（2）对加热的油罐车，应使油品完全成液体后，切断蒸 气2h测量油温，如提前测油温应在油高的3／4，1／2和l ／4处测上、中、下三点油温，取其平均值。 （3）对油船或油驳内油温的测量，2个舱以内应逐个测 量；3个以上相同品种的油，至少测量半数以上的油舱温度。 若各舱油温与实际测量舱数的平均油温相差1℃以上，应对 每个舱作温度测量。
（2）容器内底水高度超过300mm时，可以用量油尺 代替量水尺。
第二节、容器内油品温度的测量
1、油温测量 测量容器内油品液面高度后，应立即测量油温。选择一 支合适合容器内油品温度范围的全浸水银温度计放入杯盒中。 将杯盒放入容器内指定的测温部位。测温部位是根据液面高 度确定的。 （1）测温部位 油高3m以下，在油高中部测一点油温。 油高3～5m，在油品上液面下lm，下液面上1m处测温，共测 两点，取其算术平均值作为油品的温度。 油高5m以上时，在油品上液面下1m，油高中部和下液面上 1m处各测一点温度，取三点油温的算术平均值作为油品的温度 。如果其中有一点温度与平均温度相差大于1℃，则必须在上 部和中部，中部和下部测量点之间各加测一点，最后取这五点 的算术平均值作为油品的温度。
各取一份
原油龙车取3 个，同种油品 3个以下全取， 4个以上取4个
非均匀油品
立罐
出口液面向上 每米间隔取样
每份分别试验
（3）取样方法及操作注意事项
①取样时，首先用待取样的油品冲洗取样器一次，再 按照取样规定的部位、比例和上、中、下的次序取样。 ②试样容器应有足够的容量，取样结束时至少留有10 ％的无油空间(不可将取满容器的试样再倒出，造成试样 无代表性)。 ③试样取回后，应分装在两个清洁干燥的瓶子里密封 好，供试样分析和提供仲裁使用。贴好标签，注明取样 地点，容器(罐)号，日期，油品名称，牌号和试样类型 等。 ④安全操作应遵照国家安全规程和石油安全操作规范 执行。
液位测量
第五章液位测量为了测知物料的存贮量，便于对物料进行监控，在工业生产中对物位进行的检测和控制是监控的重要环节。
液位、界位和料位统称物位。
物位测量的目的在于测知容器中物料的容量。
在大部分工业生产过程中，除常压、常温等一般情况外，还有可能遇到高温、高压、易燃易爆、强腐蚀性等特殊情况，那么对于物位的自动检测和控制要求就更高了。
液位是指液体介质在容器中的液面的高度，液位计是测量液位的仪表。
在工业生产中，液位是一个很重要的参数，液位测量在工业生产中具有重要地位，有的甚至直接影响到生产的安全。
在实际的操作过程中，对液位测量的要求越来越多，应根据不同方面的要求来选用不同种类的液位计。
根据液位计的工作原理，可分为直读式、浮力式、电容式、静压式、声学式、射线式、光纤式和核辐射式。
本章主要介绍工业上广泛应用的浮力式、电容式、和静压式液位计。
5.1 浮力式液位计浮力式液位计是根据液体产生的浮力来测量液位的。
它是通过浮力式液位计是根据液位变化时，漂浮在液体表面的浮子随之同步移动的原理工作的，可分为恒浮力式和变浮力式两种。
5.1.1 恒浮力式液位计浮子式液位计是恒浮力式液位计中的一种。
它是利用能够漂浮在液面上的浮子进行测量的。
当浮子漂浮在液面上达到稳定时，根据力学原理，其本身的重量和所受的浮力相平衡。
当液面发生变化时，浮子的位置也相应的变化，根据这一原理来测量液位。
浮子式液位计示意图如图5-1所示，浮子通过两个滑轮和绳带与平衡重锤连接，绳带的拉力与浮子的重量及浮力平衡，这样就保证了浮子可以漂浮在液面上。
设浮子浸入液体的高度为h，液体密度为 ，圆柱型浮子的外直径为D ，密度为1ρ，则浮子的受力情况为浮力 24F D h g πρ= （5-1）自重 214G D a g πρ=（5-2）作用在浮子上的还有绳子的拉力T ，当浮子达到平衡时有T F G += （5-3）当液位上升H ∆时，浮子浸在液体中的部分增大，浮力增加F ∆，即24F D H g πρ∆=∆ （5-4）由于拉力T 和自重G 都不变，此时()T F F G ++∆>。
热工参数测量之液位测量
铁芯，随着浮筒的位移在差动变压器内上下移动输出位移信号。
3.电气法
利用敏感元件直接把物位变化转换为电参数的变化。
电容式
1
由两个长度为L，半径分别为R和r的圆筒 金属导体组成。当两圆筒间充以介电常数 为ε1的气体时，则由该圆筒组成的电容器 21L 的电容量为： C0
R ln r
如果两圆筒形电极间的一部分被介电常数为ε2的 液体所浸没，设被浸没的电极长度为 H，此时的 电容量为 C C C 21 ( L H ) 2 2 H C C
物 位 计
二、物位测量的意义
保证产量
物位测量
确定储存量物料平衡经济核算三、物位测量的主要方法
1.压力法
根据流体静力学原理，静止介质内某一点的静压力与介质上方自由空间压力 之差与该点上方的介质高度成正比，因此可以利用差压来测量液位，这种方法一 般只用在液位的测量。
2.浮力法
利用漂浮于液面上浮子随液面变化位置，或部分浸没于液体中物质的浮力随 液位变化来测量液位，前者称为恒浮力法，后者称变浮力法，二者均用于液位的 测量。
特殊场合的特殊安装形式
测量大直径容器或介电系数较小的介质时，为增大测量灵敏
度，通常只用一根电极，将其靠近容器壁安装，使它与容器壁构成 电容器的两极。 测量大型容器或非导电容器内装非导电介质时，可用两根不同
轴的圆筒电极平行安装构成电容。
测量极低温度下的液态气体时，由于被测介质的介电常数接近空
2. 浮力法
浮力法分为恒浮力法与变浮力法两种形式。
恒浮力法的基本原理：通过测量漂浮于被测液面上的浮 子（也称浮标）随液面高度变化而产生的位移测量液位， 测量过程中浮力维持不变。 变浮力法的基本原理：利用沉浸在被测液体中的浮筒 （也称沉筒）所受的浮力与液面位置的关系测量液位 。
液位的测量原理
液位的测量原理
液位的测量原理通常可以分为以下几种常用的方法：
1. 浮子法：利用浮子在液面上漂浮或下沉的原理来测量液位。
浮子通常与液位计相连，当液位升高时，浮子随之上升；当液位降低时，浮子相应下沉。
通过观察浮子所处的位置，可以确定液位的高低。
2. 压力法：利用液体的静压力与液面高度之间的关系来测量液位。
通过将一个管道的一端浸没于液体中，并将另一端接入压力传感器，液体的压力可以通过传感器转化为电信号，从而测量液位的高度。
3. 振动法：利用液面导致振动频率改变的原理来测量液位。
传感器通常会产生特定频率的振动，当振动波传播到液体时，液体的密度改变会导致振动频率的改变。
通过测量传感器接收到的反射信号的频率，可以确定液位的高低。
4. 电容法：利用液体与电极之间的电容变化来测量液位。
电极可安装在液体表面或容器壁上，当液位改变时，液体与电极之间的电容会发生变化。
通过测量电极之间的电容值，可以确定液位的高低。
以上是几种常见的液位测量原理，不同的应用场景会选择不同的测量方法来实现液位的准确测量。
《液位测量》课件
液位测量在工业生产、化工、食品加 工、制药等领域具有广泛应用，对于 保证生产安全、控制产品质量、提高 生产效率等方面具有重要意义。
液位测量的应用领域
01 02
石油化工
在石油化工行业中，液位测量是关键的工艺控制参数，用于监测油罐、 反应器、精馏塔等设备中的液位高度和体积，以保证生产过程的稳定性 和安全性。
食品行业的液位测量
总结词
食品行业对卫生和安全要求高，需要可靠的液位测量 设备。
详细描述
在食品行业中，液位测量是保证生产过程卫生和安全 的关键环节之一。由于食品的易腐性和卫生要求，液 位测量设备需要具备高可靠性、易清洁和耐腐蚀等特 点。常用的液位测量方法包括超声波液位计、电容式 液位计和光学液位计等。
领域。
浮球液位计
总结词
结构简单、可靠性高、价格适中
VS
详细描述
浮球液位计是一种结构简单、可靠性高的 液位测量仪器，价格适中。它利用浮球与 容器内液位的同步变化来测量液位高度， 适用于各种液体介质，如水、油等。
压力液位计
总结词
测量准确、稳定性好、对温度和压力变化敏 感
详细描述
压力液位计是一种利用压力变化来测量液位 的仪器。它具有测量准确、稳定性好的特点 ，但对温度和压力变化较为敏感。压力液位 计通常用于测量液体介质的密度和体积等参 数。
电容测量法
总结词
利用液体的电特性来测量液位的方法 。
详细描述
电容测量法利用液体的电特性，通过 测量电容的变化来计算液位高度。这 种方法适用于导电液体，如电解质溶 液等，但不适用于非导电液体。
超声波测量法
总结词
利用超声波在液体中的传播特性来测量液位的方法。
详细描述
液位测量原理
液位测量原理
液位测量原理是通过不同的方式来确定液体的高度或深度。
以下是一些常见的液位测量原理：
1.浮力原理：根据浮力原理，测量液体高度的传感器可以测量液体中的浮子的浮力，进而确定液体的高度。
这种原理常用于液位开关或液位计。
2.压力原理：利用液体的静压原理，通过测量液体表面上方液体的压力来确定液体的高度。
这种原理常用于压力式液位计。
3.超声波原理：超声波液位传感器发射声波，然后测量声波从液面反射回来所用的时间，利用声波传播速度和时间的关系计算出液体的高度。
这种原理常用于非接触式液位计。
4.电容原理：通过测量液体与平行板电容器之间的电容值来确定液体的高度。
电容值与液体高度成正比，可以通过改变电容值来确定液位高度。
5.磁致伸缩原理：通过液体中的磁场感应器和测量装置之间的磁耦合来确定液体的高度。
液位变化时，磁场感应器会发生变化，从而可以得到液位的变化。
这些原理在不同的应用和场景中被广泛使用，可以根据具体需求选择合适的液位测量原理。
第5章 液位测量
第5章 液位测量液位的高低对核电厂来说是个重要的参数，例如反应堆冷却剂液位，蒸汽发生器水位、稳压器内液位等直接反映了核电厂的运行工况，关系到核电厂能否安全而经济地运行。
核电厂常用的液位检测仪表有下列几种：差压式的，浮子式的，指针式的，液位信号式等。
5.1 液体静力液位计我们通常见到的水位标尺玻璃管就是一种最简单的液体静力液位测量仪表, 如图5.1-1所示就是一种水位标尺管测量液位的示意图。
ρH жg h g T ρ=(5.1-1) 即ρ(=h жH T )/ρ(5.1-2)式中ρж——容器中液体的密度；T ρ——管子中流体的密度。
若*ρ和T ρ有差别。
则容器和管子中的液位就会不一致。
这是由于容器和管子中的温差引起的。
图5.1-1 用水位标尺管测量液位的示意图5.2 差压式液位计差压式液位计的工作原理是把液位高度的变化转换成差压的变化，因此其测量仪表就是差压计（差压变送器）。
差压式液位计准确测量液位的关键是液位与差压之间的准确转换，这种转换是通过平衡容器实现的，常用的平衡容器是双室平衡容器。
要求不高的场合是直接用差压变送器液位变化引起的差压。
因此，采用平衡容器的差压式液位仪表的工作原理是：用被测液柱高度与保持液位不变的平衡容器中液柱高度所造成的压差来进行液位测量，平衡容器和与差压计的连接管线充满了被测液体。
差压式液位计（变送器）具有统一的输出信号，即0~5mA 的电流信号。
5.1.1 加热器的液位测量图5.2-1所示为高压加热器中加热蒸汽冷凝水液位测量的示意图，这里使用了单室平衡容器，由于它与脉冲管相比具有较大的截面，因而可使液位保持不变。
图5.2-1 高压加热器中加热蒸汽冷凝水液位测量的示意图由图可见，g H P B ρ=1g h H g h P K ∏-+=ρρ)(2∴g h H h H P P P K B ])([21∏---=-=∆ρρρ(5.2-1)或g h H P K B )]()([∏∏---=∆ρρρρ(5.2-2)式中 h ——被测冷凝水位；H ——平衡容器水柱的高度； K ρ——冷凝水的密度；B ρ——平衡容器水柱的密度； ∏ρ——蒸汽的密度；P ∆——差压计的压差。
液位测量工作原理
液位测量工作原理
液位测量工作原理基于液体的静压原理和传感器的测量能力。
它主要依靠液体的压力来推导液位的高度。
在液位测量装置中，传感器被放置在测量介质中，如液体。
传感器通常由压阻传感器或压力传感器组成。
液体的静压力会通过传感器转化为电信号输出，进一步转化为液位高度。
当液体在容器中增加时，液体的静压力也会随之增加。
传感器中的压阻传感器或压力传感器测量液体压力，并将其转变为相应的电信号。
电信号之后会进入微处理器中处理，并根据预先设定的校准曲线进行修正。
修正后的信号被传送给液位仪表，显示液位高度。
第五章水位测量(新)
8一固定螺丝；9一紫铜垫圆；10一接点芯；11一固定座
15点：0，15，30，50，100，150，200，250(单位： mm)
17 点 ： 0 ， 1 5 ， 3 0 ， 5 0 ， 1 0 0 ， 1 5 0 ， 2 0 0 ， 2 5 0 ， 300(单位：mm)
转换原理：锅炉炉水的电阻率一般在103Ω·cm以
下，蒸汽的电阻率一般在106Ω·cm以上，筒内的水 浸没的电接点处于低阻状态，未被浸没而处于汽 (气)中的电接点处于高阻状态。
二 、 水 位 传 感 器 的 结 构
电接点水位传感器 (a)外形；(b)A—A视图；(c)高压炉电接点；(d)电接点固定座
具体的电路 （a）状态取样及阻抗转换
（b）整形电路
（c）逻辑判断电路
（d）正号逻辑判断电路
（e）负号逻辑判断电路
（f)译码电路
(g)驱动显示电路
(h) 报警电路 （1）+50mm报警电路；（2） -50mm报警电路；
（3）报警灯光显示电路
(i)保护电路 （a）+200mm保护；（b）-200mm保护
它的显示部分是由两侧水位管的五窗云母组成，相邻 云母窗口有一定重叠度，因而消除了显示盲区。
第四节 电接点水位计
电接点水位测量装置是一种基于联通器式 原理的测量装置，与普通就地云母水位计(或 双色水位计)不同之处在于测量筒内有一系列 组成测量标尺的电极，由于汽、水电导率的很 大差别，造成处于汽和水中的电极电阻值有很 大差别，以此来判断电极是处于水空间，还是 处于汽空间。利用多个电极即可判断当前的水 面位置。
优点：结构简单，电接点信号可以远传，时 延很小，不存在仪表的机械变差及分度误差， 显示直观，可靠性高。
液位测量
电动浮筒液位变送器：由液位传感器、 霍尔变送器和毫特-毫安转换器组成
1、液位传感器
由浮筒、杠杆、扭力管及芯轴组成 当液位为零时，液体浸没浮筒的深度为零，作 用于杠杆上的力只有浮筒的重力，即
F0 = mg 作用于杠杆上的扭力矩为 M 0 = F0l
扭力管产生的扭角
= θ0 32 LM 0 32 L = F0l 4 4 4 4 π ( d 2 − d1 ) K π ( d 2 − d1 ) K
当液位为H时，作用于杠杆上的力为：
F= mg − A ( H − x ) ρ g
x = kH
F = mg − A (1 − k ) ρ Hg
作用于扭力管的扭力矩为 扭力管产生的扭角为
M = Fl
32 LM 32 L Fl = θ = 4 4 4 4 π ( d 2 − d1 ) K π ( d 2 − d1 ) K
扭角的改变量为
32 L∆F ∆θ = 4 l 4 π ( d 2 − d1 ) K
∆F = − A (1 − k ) ρ Hg
32 LAl (1 − k ) ρ g ∆θ = H= − K1 H 4 4 π ( d 2 − d1 ) K
2.霍尔液位变送器
通过霍尔液位变送器将芯轴输出的角位移信 号转换为毫伏信号 由霍尔片、磁场及传动机构组成
2、负迁移 为防止被测介质堵塞或腐蚀导压管，以 及保持负压室的液柱高度恒定，在变送 器正、负室与取压点之间分别装有隔离 罐，充以隔离液。此时压差为
∆P = P 1−P 2 = ( ρ ' gh1 + ρ gH + P g ) − ( ρ ' gh2 + P g ) = ρ gH + ρ ' g ( h2 − h1 )
第五章 液位测量
4)如何确定L
根据差压计的量程上限 p 来确定 L 值。 在 H H 和 工 作 压 力 为 补 偿 范 围 下 限 压 力 p x 时，平衡容器输出最大，故有
max
0
p m ax l w x g L sx g ( L l ) a g l ( L H 0 ) H 0
如果 H 0 时使压力的影响所产生的输出的 误差为零，则有 0 ( l H 0 ) w g ( L H 0 ) s g
l s w (L H 0 ) H 0 (L H 0 ) H 0
w s
是汽包工作压力与额定工作压力时的饱和水、 汽的密度差，
误差原因:平衡容器水柱温度和汽包压力的变化
汽包压力与密度之间的关系
w、 s kg / m
3
w
w s s
p M Pa
2.双室平衡容器
1— 正取压阀门 2— 负取压阀门 3— 双室平衡容器 4— 被测 受压容器
第二节
差压水位计
2.双室平衡容器
1）特点:温度补偿
p
按照流体静力学原理补偿式双室平衡容器的输出为ghhgllgl?pppwaw?h?h?0?l???h???l???????gllghgasw???00??????h?ghhlghhlpsw??????????????00在差为不变的情况下汽包压力的变化所产生的输出误ghhls?0????第二节差压水位计的长度是经过设计确定的只要适当选择的长度就可以在一定水位上使得压力的影响减小到最低程度
(l H 0 H ) w g ( L H 0 H ) s g ( L l ) a g
传感器技术与应用第5章液位的检测
(5) 由于对小信号放大时存在的杂波比较大，所以级和级之间需加个 带通滤波器，让40kHz的信号通过，其他的信号全都截止，图5-27(d) 中R2()的阻值不能太大，否则带通太宽，达不到滤波效果。 (6) C8是个隔直电容，可以把直流成分去掉。这个电容最好不使用电 解电容，因为这类电容漏电比较大，会夹杂直流成分。
19 四、液面传感器制作的液面报警控制电路
VG4620是一种单片式液面报警控制集成电路， 双列直插8脚封装，如图5-22所示，使用极为简 单。
20 四、液面传感器制作的液面报警控制电路
采用VG4620的液面报警控制电路如图5-23所示。
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任务二 密闭容器的液位检测
◆ 任务要求
在工业生产中，经常会使用各种密闭容器储存高温、有毒、 易挥发、易燃、易爆、强腐蚀性等液体介质，对这些容器 的液位检测必须使用非接触式测量，一般采用超声波液位 传感器。
27
三、测量参考电路
28
四、总结调试
(1)被测液体中不能充满密集气泡，不能悬浮大量固体，如结晶物等。
(2) 在测量有黏度的液体时需要注意液体的温度影响。
(3)安装测量探头的容器壁要求用能够良好传递信号的硬质材料制成， 例如碳钢、不锈钢、各种硬金属、玻璃钢、硬质塑料、陶瓷、玻璃、 硬橡胶等材料或其复合材料。
9
二、电容式传感器的使用
5．运算放大器式电路
10
◆ 任务实施
一、电容传感器的选型
在保持储水池水位的自动抽水系统中，通 常采用浮标传感器或电极式传感器。浮标 传感器的缺点是有活动部件，在冬季易被 冻结；电极式传感器虽然没有活动部件， 但在冬季也被冰块覆盖。
第五液位检测
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正迁移
正压室：
P h1gH 1 gp0
负压室：
P p0
压差：
P P P h1 g H 1 g
当H=0时，差压输出并不为 零，其值为
其迁移量为正值，所以称为正迁移。
Ch1g
综上所述：正负迁移的实质是改变变送器的零点，同时改
变量程的上下限，而量程范围不变。
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40
I0(mA)
20
-2000
（a）无迁移
4
0 2000 3000 5000 7000
ΔP (Pa)
（b）负迁移 （c）正迁移
某压力变送器的测量范围：0~5000Pa，
固定差压：(h2h1)=22g000Pa
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吹气式液位计
作为基本的液位指示液位计，广泛运用于在最简单液 位测量场合和自动化程度不很高的大型工程项目中液位的 测量和监测。
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玻璃板式液位计
工作原理与结构 该液位计是基于连通器原
理设计的，由玻璃板及液位计 主体构成的液体通路。
液位计是经接管用法兰或 锥管螺纹与被测容器连接构成 连通器，透过玻璃板观察到的 液面与容器内的液面相同，即 液位高度。
(a) 压力表式液位计 (b)法兰式液位变送器 (c)吹气式液位计
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差压式液位计
对于密闭容器中的液位测量，可用差压法进行测量， 它可在测量过程中消除液面上部气压及气压波动对示值的 影响。
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2019/11/14
32
法兰式压力（差压）变送器
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电接点水位测量筒 (a)外形；(b)A—A视图；(c)高压炉电接点；(d)电接点固定座
1一汽包；．2一测量筒壳，3一排污管；4一电接点；5、6一瓷封件；7一瓷管；
8一固定螺丝；9一紫铜垫圆；10一接点芯；11一固定座
二、显示仪表 水位显示采用灯光电路显示较为方便。每个电接点对应一套灯光显示电 路。目前显示仪表种类较多，有红绿灯显示仪表、发光二极管显示仪表、电 子发光屏显示仪表、氖灯显示仪表。如果用数字电路对电接点状态进行逻辑 判断，其水位用数字显示也较为容易。目前也有相应的电接点数字水位显示 仪表与水位测量筒配套。 1.红绿灯光显示仪表 与电接点水位测量筒配套的红绿灯光显示仪表包括了与电接点数目相同、电 路结构一样的灯光电路。由于水位测量有报警或保护输出，其中相应的显示 电路略有不同。目前国产的与电接点水位测量筒配套的各种红绿灯光显示仪 表，其电路是大同小异。一种红绿灯光显示电路如图所示。
在 H 不变的情况下，汽包压力的变化所产生的输出误差为
p (l H 0 H ) w g ( L H 0 H ) s g
从输出表达式的形式上看，结构补偿式平衡容器并没有消除汽包压力对输出的影 响。由前述知，的长度是经过设计确定的，只要适当选择的长度就可以在一定水 位上使得压力的影响减小到最低程度。 的长度是经过设计确定的，在 l 确定时是按条件进行的。 当 H 0 时：
三、锅炉汽包水位测量 火电生产过程中一般都是采用云母水位计、差压水位计和电 接点式水位计等测量汽包水位。 由于汽包内汽水界面不像一般储水容器中那样分明，所以汽 包水位的测量目前都是测量汽包内的重量水位。所谓重量水位， 即假想某一瞬时汽包出口与入口都封闭起来，汽侧中的水回到水 一侧，水侧中的汽回到汽一侧，而且汽、水平静下来时的水位。 此时，在汽包水位测量基准线开一导压口所引出的压力与假想前 运行状态时在该导压口处引出的压力是相同的。所引出压力的变 化代表了水位的变化。
第五章 液位测量
第一节 液位测量概述
一、概述 在工业生产过程中，液位往往是 很重要的控制参数。对于一般储液装置 内所储存液体的多少对生产过程的影响 是不可忽视的。比如火电生产过程中的 锅炉汽包内的水位就直接影响汽水系统 循环的效果以及送出蒸汽的质量。
二、液位测量的方法
1.浮力式
2.静压式 静压式液位传感器是基于流体静力学中一定液柱高度的液体产生一定压力 的原理。液位—压力转换的方式主要有压力式和差压式。 3.电气式 电气式液位测量是直接将液位转换为电阻、电容、电感等量值的变化 。 4.声波式
p 908 .8 2.715 p
上述压力补偿的准确性首要的是( w s )～ p 的近似公式。如果近似公式的 误差大，那么这种补偿的误差自然要大。如果把( w s )～ p 的关系用多段直 线(折线)迫近，在每段直线对应的压力范围内用直线代替，则( w s )～ p 的 关系的准确性可达到较高的程度。
第四节
电接点水位计
电接点水位计是一种电气式水位测量仪表，它将 水位直接转换成不连续的相应数目的电接点信号。这 种水位计组成的测量系统结构简单，工作原理简单， 电接点信号可以远传，时延很小，不存在仪表的机械 变差及分度误差，不存在仪表复杂的校验和调整，显 示直观，可靠性高，是火电厂锅炉汽包、高压加热器、 除氧器水位测量中普遍应用的一种水位计。 电接点水位计是由水位测量筒(水位传感器)和显 示仪表组成的。
p ( L H 0 H )( w s ) g
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
对于式中( w s )因子可采用如下近似公式：
w s (908 .8 2.715 p) / g
p 908 .8 2.715 p
H 0 H L
H ( L H 0 )
p
p p L w g ( H 0 H ) w g ( L H 0 H ) s g
0
= (L H
H )( w s ) g
由上式易看出：(1) 输出的信号差压与成负线性关系(压力不变时)。(2) 汽 包压力变化时，输出仍受压力的影响(水位不变时)。(3) 不同水位时压力影响所 产生的误差是不同的，在不变的情况下，汽包压力的变化所产生的输出误差为
第三节
差压水位计
它是静压式液位测量仪表，在汽包水位、高加水位、除氧器水位测量中 都能得到应用。 一、水位—差压转换原理 水位—差压转换装置又称平衡容器，其结构形式如图所示，(a)为简单平衡容 器，(b)为双室平衡容器，(c)为结构补偿式双室平衡容器。
1.简单平衡容器 对图(a)中所示简单平衡容器输出的差压为 有
p ( L H 0 H )( w s ) g
3.结构补偿式双室平衡容器 图(c)中所示的结构补偿式双室平衡容器是一种从结构上进行汽包压力补偿 的水位—差压转换装置。固定水柱的段管称为补偿管段，它的长度是经过精心设 计而确定的。由于补偿管段的补偿，大大减小了压力变化对平衡容器的输出的影 响。按照流体静力学原理，补偿式双室平衡容器的输出为
第二节
云母水位计及双色水位计
一、云母水位计 云母水位计是锅炉汽包一般都装设的就地显示水位表。它是一连通器，结 构简单，显示直观，如图所示。 由于云母水位计温度低于汽包内温度，因此云母水位计的示值水柱高度低 于汽包重量水位高度。
a s H H' w s
式中 ——汽包内饱和蒸汽密度； ——汽包内饱和水密度； ——云母水位计测量管内水柱的平均密度； H ——汽包内重量水位; H ' ——显示值。
l
p (l H 0 ) w g (l H 0 ) s g
如果在时使压力的影响所产生的输出的误差为零，则有
0 (l H 0 ) w g (l H 0 ) s g
l s (L H 0 ) H0 (L H 0 ) H0 w
2.校正计算的实施方法 校正计算式可以采用模拟仪表计算实现，也可以采用智能化压力校正计 算系统。实现具有压力校正计算的差压水位测量系统框图如图。
三、差压水位系统与零点迁移 在火力发电厂，差压水位系统一般有三种组成形式：就地显示、信号远传 显示记录、信号远传输出。差压水位测量系统如图所示。
对于平衡容器式水位—差压转换，其输出的差压与水位呈负线性关系。为 使显示或输出的电气信号适合人们的正常习惯(水位升高、显示的数值增大), 则需要进行零点迁移。
p' p p' L1 ( w s ) g
Y
p L H 0 H L H 0 H p' L1 L1 L1
可看出，两差压信号经过处理计算后得到的信号Y只与平衡容器的结构尺 寸和水位有关，而与汽包工作压力无关，达完全消除了工作压力的影响。
二、差压水位的压力校正 1.校正原理 差压水位的压力校正是指对简单平衡容器或双室平衡容器输出 的差压信号，通过引入汽包压力信号进行一定的校正计算，从而消除压力对测量 影响的一种补偿方法。 对于双室平衡容器，输出
一、水位转换原理与水位测量筒的结构
水位测量筒通过连通方式形成相应水柱高度，该水柱的压力平衡压力容 器内的被测量水位的压力。在水位测量筒的筒壁上安装了数个电接点。由于 锅炉炉水，其电阻串一般在103Ω·cm以下，蒸汽的电阻率一般在106Ω·cm以上， 筒内的水浸没的电接点和未被浸没而处于汽(气)中的电接点的状态(低阻、高 阻)相差甚远。水位的转换就是利用了上述的特性。 电接点水位测量筒的结构组成如图所示。水位测量筒一般用20号钢无缝钢 管制成。电接点在水位方向上单个安装，在测量筒圆周方向，上下电接点呈 120°的布置，如图 (b)所示。电接点的结构及电接点固定座如图 (c)、(d) 所示。电接点的绝缘材料有超纯氧化铝(适用于高压)和聚四乙烯(适用于中 压)，相邻电接点之间的距离按统—设计，在零水位附近电接点间距要小一些。 对于火力发电厂锅炉汽包水位的测量一般采用19点的测量筒。
p p p l w g ( L l ) a g ( H 0 H ) w g ( L H 0 H ) s g
(l H 0 H ) w g ( L H 0 H ) s g ( L l ) a g
p p p，按照流体静力学原理，
p L a g ( H 0 H ) w g ( L H 0 H ) s g
= L( a s ) g H 0 ( w s ) g ( w s ) gH
由上式容易看出：输出的差压信号受汽包压力和侧水柱温度的影响。固定水柱温 度和汽包压力的影响都是不可忽视的。
15点：0，15，30，50，100，。150，200，250(单位：mm) 17点：0，15，30，50，100，150，200，250，300(单位：mm) 19点：0，15，30，50，75，100，150，200，250，300(单位：mm) 在使用时，电接点的极芯与筒壁之间的高阻或低阻状态反映了该电接点是 否被水浸没。
4.双差压平衡容器 为了进一步改善结构补偿式平衡容器的特性，近年来已研制出了双差压结构 补偿式平衡容器，其中一种结构形式如图所示。 图中的平衡容器输出的差压 p p p 为信号差压，p' p p' 为补偿差压。
p p p ( L H 0 H )( w s ) g
按上式计算的的长度就是在 H 0 条件下(正常水位)完全消除工作压力影 响时补偿管的尺寸。式中， 、 是汽包工作压力与额定工作压力时的饱和 水、汽的密度差， 。
w s
w wr
s
sr
由前述知， l 的计算还取决于 L 值。 L 值的不同将影响差压信号的大小。 当与平衡容器配套的差压计量程上限一定或要求平衡容器输出上限 p 一定 时，则要根据差压计的量程上限 p 来确定 L 值。在 H H 和工作压力为补 偿范围下限压力 p 时，平衡容器输出最大，故有