物位类仪表的选型
仪表选型方案
仪表控制系统成套供货要求1、供方对设备本体保护及控制装置负有配合的责任,供方供货范围内的检测仪表、控制设备和被控设备可控性满足自动化投入率10％的要求;2、供方提供完整的资料,并以书面形式详细说明对测量、控制、联锁、保护等方面的要求,提供详细的运行参数,报警值及保护动作值;3、供方提供的仪控设备、控制系统及安装附件等都要详细说明其规格、型号、安装地点、接口尺寸、连接方式、插入深度、用途及制造厂家等信息,特殊检测装置提供安装使用说明书;4、在确定设备及材料的类型及尺寸时,应将环境条件及工艺条件的影响考虑在内,例如温度、压力、湿度、振动、气蚀、腐蚀、障碍物、空气杂质和腐蚀性药品;在必要的地方应采取冷却或加热等措施;5、现场仪表、变送器等应保持连续运行,除非特殊要求,环境温度在-25～65℃范围内变化时,测量仪表应保持它的精度等级;6、如果环境不要求更高的防护,对现场仪表通常采用的防护等级一般为IP65IEC529; 如果会接触易爆炸气体,设备或控制回路必须满足所在危险区域的防爆要求;7、所有的仪表、组件、变送器、转换器等都应有表示位号和用途的铭牌,仪表位号编制在开工会上确定;8、所有的就地仪表、变送器在运输前应在工厂内进行标定在量程范围内,最少五点,提供每台仪表的标定校核记录;9、所有仪表设备必须带产品检验合格证书、产品使用说明书进口产品必须带中文说明书、产地证明等证件;在单体设备包装上注明其用途及主要参数,如量程等;流量检测装置必须带机加工图纸、计算书等资料;10、供方将其提供的仪表及控制设备连到供方提供的接线盒/箱或现场控制盘上,所有模拟接口信号是4～20mA标准信号热电偶及热电阻除外,开关量仪表输出触点为无源接点,容量为 20VAC 3A/20VDC1A;1、控制盘柜的要求：1配供的控制盘、柜为安装在它们内部或上面的设备提供环境保护;控制柜的防护等级满足环境要求,放置在控制室及电子设备间的设备将为IP32,其它为IP54;放置在相临位置的控制盘、柜尺寸要统一,详细要求在技术澄清会/开工会讨论后确定;2控制盘、柜内所有组件的布置和安装应符合国家标准;接触器、继电器选用Schneider,配电回路保护组件采用Schneider、AB空气开关,操作按钮、开关、信号灯选用 Schneider产品;3控制、信号回路连接用线为铜芯绝缘线,最小截面不小于2;所有导线应牢固的加紧,设备端子均有标字牌;4对外引接电缆均经过端子排,每排端子排留有15%的备用端子,采用 PhoenixUT 系列螺钉接线端子产品,交流、直流端子颜色不同,且端子排分开设置;5所有柜体需着色部分的颜色均为浅灰色,色标号为RAL7035,底座颜色均为深灰色,色标号为RAL702;6配电设备的结构应保证工作人员的安全,且便于运行、维护、检查、监视、检修和试验;7每台箱体上应有一块永久性附贴的防锈铭牌,它的字迹清晰可读,其上应标明：制造厂名称和商标、型号、名称和出厂序号、使用参数、防护等级、出厂日期等; 12、进出现场仪表盘柜的电缆连接应采用防爆密封接头;现场电缆均需穿管敷设,现场仪表采用防爆挠性管连接,特殊仪表另定;13、仪表及其附件、自控装置及其附件供货范围；包括所有设备清单、备件清单、培训、服务和有关图纸资料等;14、提供用于安装和调试设备用的特殊仪器、仪表和专用工具清单;15、供货方应提供详细的供货范围明细及单价;16、详细设计规定参见:有限公司10万吨/年联碱工程自控专业设计技术统一规定;17、推荐生产厂商及型号生产厂商及型号艾默生：DeltaV系统霍尼韦尔：ExperionPKSR30系统 AB公司:AC80FieldControler系统横河公司：CentumCS英维思：Foxboro生产厂商 ROCKWEL公司：ControlLogix SIEMENS公司：S7-30,S7-40 MITSUBISHI 公司：生产厂商英维思：Triconex HIMA-PaulHildebrandtGmbH横河公司/GTI工业自动化主要仪表生产厂商其它计量单位测量单位采用国际单位制SI计量标准;自然条件见本工程设计基础资料统一规定; 2自动化水平1 各装置应根据各装置规模、流程特点、产品质量、工艺操作要求来确定其自动化水平;原则上应符合技术先进、安全可靠、经济合理、运行稳定及操作方便的要求,选用先进、可靠、经济的仪表设备和控制系统,满足工艺操作及自动控制的要求,确保装置高效、连续、可靠地运行,并在稳定生产、优化操作指标、确保生产安全、自动开停车等方面应作妥善处理;主要工艺装置的自动化水平应在总体院协同下与承担该工艺装置的设计单位及用户共同商定;2 采用DCS系统对全厂生产装置进行监控,考虑组建现场总线系统并按总线系统的枝术要求选用相应的现场仪表设备,特殊仪表可另外考虑;3 各装置采用的DCS系统应预留与网络通讯的接口,支持现行主流通信协议如TCP/IP等;4 重要装置的紧急停车和安全联锁系统由独立设置的紧急停车系统ESD实现;5 测量控制点的设置除满足本装置控制要求外,还必须根据各级计量、成本核算的需要设置必要的计量点,各装置的进出物料及水、气、汽计量精度应符合本行业有关规定的要求;6 电气系统与DCS系统之间的信息交换采用OPC协议来实现,根据工艺需要现场参与重要控制的电机、马达等电气设备的电机电流、开停状态等主要相关运行参数在DCS系统上实现,正常状态下的紧急停车在DCS系统上完成;对关键设备的联锁停车则采用硬接点方式;7成套设备如大型风机、压缩机、冰机、离心机、自动包装机自带的控制系统应具有支持统一通信协议ProfibusDP、ModbusEtherNet、 ModbusRTU的功能,运行参数通过通信协议在DCS系统上显示,并可通过DCS系统进行机组操作; 3仪表和控制系统选型原则1 所选仪表及控制设备是先进的、可靠的、适用的,可以保证工艺装置配长期、安全生产和操作;2 所采用的DCS将是国外着名厂商产品,并且该产品DCS在同类型或类似的装置有较好的使用业绩,并具有升级的可靠保证;3 现场仪表立足于国内采购,重要的和特殊场合的仪表采用进口产品;4 除就地控制、指示或特殊仪表外,现场变送器一般采用HART智能型仪表,控制阀采用气动执行机构,HART智能型电气阀门定位器;5控制阀的工作气源压力一般不低于G,最大不超过G;6所有现场仪表为全天候型,防护等级一般应为IP65或更高;7变送器,转换器等均应带现场数字显示表头,带有用于组态校验、现场零点和量程调整按键;8对于远距离传输信号可考虑采用远传I/O系统,通信协议ProfibusDP、ModbusEtherNet、Modbus RTU;9现场仪表的材质满足工艺介质和现场环境条件的要求; 4仪表选型温度仪表1单独的就地指示采用双金属温度计,刻度盘直径一般为10m ,精度级;重要就地显示又集中控制的采用一体式测温组件;2需要集中检测的工艺参数的测温组件,温度较高时采用热电偶镍铬-镍硅 K分度0-130℃ ±℃或±％t,温度较低时采用热电阻分度号为Pt10,三线制,必要时采用防振技术;3重要控制联锁点和震动较大的控制点采用双支防震测温组件;热电阻实际电阻值对分度表标称电阻值以温度表示的允许偏差A：±+|±|℃；B：±+|±|℃4测温组件保护套管材质根据工艺介质的特性选取,一般采用整体钻孔不锈钢的保护管,有特殊要求的,按需要选用;对有腐蚀性的工艺介质根据需要采用不同材质保护管;在工艺管道、设备上安装的测温组件,连接形式一般采用法兰式,连接法兰一般应为DN40.除非工艺介质有特殊要求,一般采用ANSI316不锈钢的保护管;压力仪表1就地压力指示仪表根据不同工况选用全不锈钢弹簧管压力表、膜盒压力表;对于易发生堵塞及强腐蚀性场合,选用全不锈钢隔膜压力表,隔膜材料根据工艺介质情况选用,对有腐蚀性的工艺介质根据需要采用不同材质衬套,泵出口就地压力测量选用全不锈钢耐震压力表;压力表至少应为 ANSI304不锈钢,压力表刻度盘直径一般为10m .精度为级,连接螺纹;2集中压力检测采用智能型压力变送器,带HART协议接口,而且配有输出指示表,精度等级不低于±%, 变送器接触介质部件的材料应根据使用条件选用,至少应为 ANSI316不锈钢,对于结晶、腐蚀、高粘度场合,采用法兰远传压力变送器,膜片材质根据需要选用,变送器安装在现场仪表保温保护箱内;流量仪表1对于蒸汽等对压力、温度变化影响较大的流体流量测量一般选用孔板锥形流量计配差压变送器孔板可采用拔插式,节流装置、取压短管、根部截止阀材质一般为ANSI316不锈钢,特殊要求时根据介质确定;2电磁流量计用于导电性流体、强腐蚀性或含有固体颗粒的导电液体的流量测量;一般选用法兰、分体式,分体式的变送器安装在现场仪表保护箱内,电极材料和衬里材料按需要选用;3对容易结晶/凝结的流体一般采用低压蒸汽夹套保温远传金属转子流量计;4对高压、大口径的场合采用靶式流量计5对需要进行计量和成本核算的流体采用高精度流量仪表,固体物料计量采用电子皮带称;物位仪表1 集中液位测量一般选用导波雷达液位计或磁致伸缩液位计,集中物位测量根据工艺介质选用不同物位仪表;2 对于各类贮罐的测量,选用雷达液位计;3 对于腐蚀性、易结晶的介质采用超声波液位计或隔膜密封型液位双法兰变送器;调节阀1调节阀的选用根据工况,分别选用单座阀、旋塞阀、高性能蝶阀、迷宫阀、偏心旋转阀、或V型调节球阀;2控制阀阀体材质等于或高于工艺管道的材料等级,阀内件材质根据介质情况确定;调节阀一般为法兰连接,法兰等级和连接面等于或高于工艺管道规格;阀芯的流量特性为等百分比、线性或快开;3对大口径、低压差介质采用高性能蝶阀,连接方式为夹持式;4对高压差、易闪蒸的场合采用迷宫阀5高温或深冷场合,采用相应的高温阀和深冷阀;6特殊工况场合采用针对性强的特殊调节阀;7通常情况下采用气动薄膜执行机构,特殊情况下采用气动活塞式,在气源故障条件下,调节阀应处于过程安全位置;8调节阀的全部附件随调节阀成套提供包括电气阀门定位器,空气过滤减压阀及不锈钢气源管和管件,电磁阀等；电磁阀24VDC供电,阀门定位器带智能 HART协议,接收 4～20mADC标准信号;开关阀1开关阀的执行机构一般为气动弹簧复位型,并带阀位开关和电磁阀;2开关阀一般采用金属硬密封切断球阀;3开关阀阀体材质等于或高于工艺管道的材料等级;阀内件材质根据介质情况确定;阀座一般采用金属硬密封阀座,泄漏等级为 v级,特殊情况下如剧毒等泄漏等级为VI级;阀与工艺管道采用法兰连接,法兰等级和连接面等于或高于工艺管道规格;阀体材料等于或高于工艺管道的材料等级;智能电动执行器进口免开盖调试的智能一体化电动执行机构,含动力控制装置或伺服放大器：1输入信号：4-20mADC2位置信号：4-20mADC3负载电阻：0-250Ω4输入电阻：250Ω5死区：≤30μА连续可调6终端限位整定范围：下限0-10％,上限80-10％7保护动作电流整定：80 μА-8mADC4-20mA8阻尼特性：≤3次半周期9电源电压：380V±15％AC10环境温度：-25～70℃11防护等级：IP67分析仪表根据工艺要求,采用不同的分析仪表对介质进行在线连续分析,如:电导率分析仪、红外线气体分析仪,气相色谱仪、氧量分析器等;对气体在线分析仪选用时应考虑完整的预处理装置; 5控制系统控制系统1DCS系统为开放型系统,考虑现场总线型控制系统,应具有过程拉制连续控制和离散控制、操作、显示记录、报警、逻辑运算、制表打印、信息管理、与上位机通讯、系统组态以及自诊断等基本功能;2 DCS的通讯应符合IE 802的有关协议,并采WINDOWS20/WINDOWSXPSP3以上操作系统;3对DCS最基本要求为控制单元的CPU为1:1冗余,DCS的电源和通讯总线均按1:1冗余设置,总线耦合器1：1冗余设置,重要.IO控制点1：1冗余;系统在硬件有故障的情况下,应仍能继续正常运行;安全联锁系统1安全联锁系统ESD的设计将按照一旦装置发生故障时,将起到安全保护的原则进行;在系统故障或电源故障情况下,安全联锁系统将使关键设备或装置处于安全状态下;2在可能的情况下,一次组件一般是直接传感器,例如温度开关、压力开关、液位开关等;在工艺变量不能直接传感的情况下,将采用间接的检测开关;3用于启动联锁的一次接点,在装置正常工艺条件下将是闭合的,一旦断开,将启动连锁程序,并且将在DCS或ESD上显示和报警;4对于送入DCS的运行,故障、电流、速度信号和接收DCS控制的开、停机、调速、允许开车等信号,一般遵循以下原则,否则应以书面通知并商议; A、对于开关量信号,接点为无源接点,接点容量为2 0VAC3A/20VDC1A,事件发生时接点状态断开; B、模拟信号为4-20mADC;5主装置的正常操作控制和监视由DCS来实现,重要安全联锁保护控制由ESD来实现,停车联锁的状态由DCS监视;辅助生产装置设置岗位控制室,正常操作控制和监视由DCS系统和成套设备自带的控制系统来实现,其中如汽机等装置的安全联锁保护控制由机组综合控制系统ITC完成;报警系统1工艺过程报警在DCS内实现,利用DCS操作站进行声光报警,在打印机上及时打印并存入历史模块,通过键盘确认和消音;2所有报警的一次接点在装置正常操作时将是闭合的,在异常条件下断开;接点为无源接点,接点容量为 20VAC3A/20VDC1A; 6控制室1控制室位置的选择要确保对防爆、防火、防毒的要求,还应考虑处理工艺装置故障时的交通方便,控制室内噪音一般应低于5分贝;2控制室应设在主导风向上风侧;若控制室未能设在主导风向上风侧时,空调系统的吸风口位置应选择在空气洁净处,不应吸入有害气体;3主装置控制室、DCS机柜室、均应设置空调系统,其温湿度及温度的变化率均应符合所采用仪表装置制造厂的要求,一般温度范围为:冬季不小于20℃,夏季不大于31℃；湿度范围为:50%士10%;4室内地板采用防静电地板,并配有事故紧急照明; 7仪表防护1仪表的选型应满足各装置的防腐、防爆、防冲刷要求;2在环境温度下易冻,易堵或粘度大于允许范围的介质,其仪表测量管线及变送器测量室应采取相应的绝热、伴热保温措施;3腐蚀环境下如联碱项目的现场传感器仪表、变送器、转换器外壳材质应考虑选用不锈钢材质;4仪表的防雷接地作妥善处理,DCS,ESD及某些特殊要求的仪表,其接地应符合制造厂要求,应设置自控专用的接地装置; 8安全技术措施设置必要的紧急停车和安全联锁系统ESD及报警系统;各装置的仪表电源由不间断供电电源UPS供电; 9动力供应仪表电源1电气专业送自动切换双路UPS至控制室,仪表主电源负荷按有特殊供电要求的负荷设计,电源质量为 220VAC士5%,50+交流电源,来自电气配电室;2设置双路冗余、白动切换、热备份不间断电源UPS;蓄电池后备时间为30分钟,由UPS对仪表设备和DCS,ESD系统供电;3仪表用电设备的电源类型如下：士10%,50士1Hz一般仪表、分析器等土5%,50士 DCS和安全联锁系统土10%变送器和转换器等4安全联锁系统及其有关的仪表电源应和其它电源分开,本身应有独立的切断开关和熔断器;5仪表供电除了有一个公用的切断开关和熔断器外,还应有各自独立的切断开关和熔断器;6各个装置的仪表供电总容量应按仪表实际总耗电量的~倍计算,一式两份提交各单位电气专业及总体院;7重要装置的供电质量也应考设置报警;仪表气源1全厂设统一的仪表用空气压缩站下称空压站,仪表供气系统压力为;2仪表空气贮罐由空压站统一考虑,各装置不必单独再行设置;3气源总管由管道专业单独敷设至装置区内采用不锈钢管,装置区内的仪表气源由仪表专业敷设至各用气点;4各装置仪表用气量按实际稳态耗气量的总和提交总体院,不另乘系数,空压站的容量由总体院统一考虑;5气动仪表一般要求供气压力为400kPaG,特殊要求的仪表也采用更高的气源压力;6仪表需要采用吹气系统时,应酌情考虑吹气源的故障报警或联锁;伴热1仪表伴热采用蒸汽伴热;由管道专业敷设伴热蒸汽及伴热回水主管线,回水采用密闭排放系统;2联碱系统可采用电伴热;10仪表安装仪表安装连接件的选择应做到质量可靠、型式尽量统一;具体选用原则协商后确定,对于有特殊要求的场合可采用国外优质产品;测量管路1导压管工艺和仪表之间连接的导压管及其材料一般应按下列条件选用,导压管的材料一般应采用316不锈钢,特别情况下可采用符合工艺介质要求的其它材料;导压管一般不超过15m;取压口为DN15,用异径接头转换为Φ14X2,同时应考虑空气或空气+低压蒸汽或空气+水吹洗;使用场合导压管规格导压管材质PN<Φ14X2316<PN<16MPaΦ14X331616MPa<PN<40MPaΦ14X4316PN<含粉尘DN15→Φ14X2316脏污介质、油品Φ14X23162阀门仪表测量管路用阀门压力等级和材质原则上不低于工艺管道的材料等级,阀门型式一般选用外螺纹焊接式截止阀Φ14—Φ14,与设备、工艺管道直接相连时通过法兰盲板后再装一次阀门;3管件仪表测量管路用管件压力等级和材质原则上不低于工艺管道的材料等级;引压管的连接采用对焊连接方式,需分支的场合采用承插焊管件,与内螺纹阀门连接处采用螺纹管件;对温度大于20℃或压力大于的测点仪表管使用的仪表阀门要求采用进口阀门,材质为316S;气源管路1供气总管和至各个仪表气源球阀前的气源管,均为不锈钢管,管件和阀门均为不锈钢;2气源球阀后至各个仪表的气源管、气动信号管均为Φ8X1的316S管,管线采用卡套式连接;3仪表伴热管线一般选用Φ10x1或Φ8X1的316S管;电缆保护管1电缆保护管一般选用镀锌焊接钢管,保护管内径应不小于电缆外径的倍;2保护管在连接或弯头处采用穿线盒;3单根电缆穿管敷设,电缆保护管与现场仪表或现场接线箱之间一般采用全PVC挠性连接管作为过渡连接;仪表配线1在控制室内的仪表之间的接线应敷设在金属或塑料的汇线槽,控制室与现场仪表之间的接线应敷设在机制玻璃钢桥架内,并应与其它电气设备的接线分开;2现场安装的接线盒/箱应为户外式,接线盒/箱防护等级应至少为IP65以上,所有接线端子应打上所连接设备的标记;3单台仪表信号电缆采用单对或多芯屏蔽电缆,接线箱与控制室之间的电缆采用多对式屏蔽电缆;4所有的电缆均采用阻燃型;5屏蔽电缆的屏蔽层在控制室侧单点接地;6电气信号线和电缆的型号规格及使用场合如下:名称型号使用场合现场总线仪表专用电缆用于仪表与 DCS之间的配线电子计算机用屏蔽电缆DJYPVP标称截面：2用于仪表与 DCS之间的配线控制电缆KV用于仪表供电、电磁阀标称截面：2 聚氯乙烯绝缘塑料软线BVR标称截面：222用于仪表盘、柜供电供电箱等2用于仪表盘、柜配线补偿导线1热电偶补偿导线应符合GB4989-85,其型号和种类应与选用的热电偶型号及敷设方式相符;2热电偶补偿导线不能与其它电气或仪表导线管穿在同一根保护管内,在电缆托架上敷设时也应与其它电气线路分开;3热电偶补偿导线的标称截面为;仪表位置和安装1现场仪表应尽可能靠近检测点安装,可安装在设备表面、支架、管道或托架上,并应考虑日常维护、检修的方便;2用于手动操作阀门的测量仪表应安装在手动阀门操作处能看见的地方,自动调节系统就地安装的仪表也应按上述原则安装;1仪表过程接口与仪表连接的管道、容器及设备接口如下,特殊接口除外;仪表接口尺寸及类型使用场合流量■差压型□1/2"焊接■Φ22焊接液位□导波雷达□DN40法兰■2”法兰□差压式□DN25法兰■1/2"NPT□法兰差压式■3”法兰□4”法兰□雷达■3”法兰□4”法兰□浮球液位开关□DN40法兰■1”法兰□超声液位开关□DN40法兰□1”法兰□DN25法兰■3/4"NPT压力■变送器□Φ22焊接■1/2"NPT■隔热压力膜■2”法兰□■法兰式变送器■3”法兰□■压力表□1/2"NPT ■温度■恺装热电阻■螺纹□Gl”螺纹■1”法兰控制阀■法兰□ 焊接□螺纹□12其它本规定如有与国家标准、规范矛盾时,应执行国家标准、规范;。
仪表选型
浮子流量计
竖直管,流向自下而上 流道为倒锥管 浮子自由旋转但不是转子! 浮子停在在任何个位置都有: 浮力+差压力=重力 注意三个力均为常数 因此，必须是恒定差压 流量增大时,浮子上移,则流通 面积增大,通过变面积实现恒 差压
组成
1.锥形管----由下 往上逐渐扩大管 2.转子----阻力件
仪表选型
一、仪表与化工关系
仪表与化工关系密切，在化工生产中起着至关重要 的作用。从一个简单的控制回路我们就能发现两者的 关系。
液位变送器代替人眼 控制器代替人脑
执行器代替人手
1-1典型单回路控制系统
二、仪表分类
仪表的分类方法很多，根据不同的原则可进行相应的分 类，如按能源分可分为 气动、电动和液动仪表，按组合 形式可分为基地式、单元组合式和综合控制装置，通用的 是按仪表在测量与控制系统中的作用进行分类分为检测仪 表、显示仪表、控制仪表和执行器四大类。 检测仪表根据其被测变量不同，根据化工生产五大参数 分为温度、流量、压力、物位、分析仪表。
3.仪表量程的选择
根据被测压力，计算得到仪表上、下限后，还不能以 此直接作为仪表的量程，目前我国出厂的压力（包括差 压）检测仪表有统一的量程系列，它们是lkPa、1.6kPa、 2.5kPa、4.0kPa、6.0kPa以及它们的10n倍数（n为整 数）。因此，在选用仪表量程时，应采用相应规程或者 标准中的数值。
6.仪表类型的选择
②仪表的输出信号 对于只需要观察压力变化的情况， 应选用如弹簧管压力表甚至液柱式压力计那样的直接指 示型的仪表；如需将压力信号远传到控制室或其他电动 仪表，则可选用电气式压力检测仪表或其他具有电信号 输出的仪表；如果控制系统要求能进行数字量通信，则 可选用智能式压力检测仪表。
讲述物位测量仪表的种类及其原理与特点
讲述物位测量仪表的种类及其原理与特点本文由提供物位测量仪表是测量液态和粉粒状材料的液面和装载高度的工业自动化仪表。
测量块状、颗粒状和粉料等固体物料堆积高度，或表面位置的仪表称为料位计；测量罐、塔和槽等容器内液体高度，或液面位置的仪表称为液位计，又称液面计；测量容器中两种互不溶解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为相界面计。
物位测量仪表的种类很多，常用的有直读式液位计、差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、声波式物位仪表和核辐射物位仪表。
此外，还有电触点式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。
直读式液位计是将指示液位用的玻璃管或特制的玻璃板接于被测容器，根据连通管原理，从玻璃管或玻璃板上的刻度读出液位的高度。
直读式液位计结构简单、直观，但只能就地读数，不能远传。
差压式物位仪表是假定物料的重度为恒定值，容器中液体或固体物料堆积的高度与它在某测试点所产生的压力成正比，因而可用测压的方法来测量物位。
测量压力可用压力表、压力传感器和压力变送器等。
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。
这一移动距离通过机构传出或变成气信号或电信号，即可测出液位；也可将浮筒的一部分浸入液体中，并使之不能自由漂浮，则其所受的浮力将随液位或相界面位置而变化，测出此浮力变化即可测出液位。
将浮筒所受浮力变化，经联杆和扭管传到变送器霍耳元件，并变换成相应的电信号输出，那么经过仪表就可显示或调节相界面。
电容式物位仪表的工作原理是把物位的变化，变换成相应电容量的变化，测量此电容量的变化从而得到物位变化的。
电容式物位仪表用于测量导电、非导电液体或固体物料的液位、料位或相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。
声波式物位仪表一般分为利用声波阻断原理和利用声波反射原理两类。
声波阻断式物位仪表在物位升高而阻断从发射换能器到接收换能器的声束时，接受换能器接受到的声能会产生突变，并发出突变的开关信号；声波反射物位仪表是根据声波从发射换能器到液面或料面，再从这一表面反射回到接收换能器的时间间隔，来测出物位的。
《仪表选用及DCS组态》 1.4 物位仪表的选用
1.4.4 浮球式液位计
浮球1是由金属（一般为不锈钢）制成的空心球，它通过连杆2与转动轴 3相连，转动轴3的另一端与容器外侧的杠杆5相连，并在杠杆5上加上平衡重 物4，组成以转动轴3为支点的杠杆力矩平衡系统。
1.4.5 电容式物位计
电容式物位计可以 用于液位的测量，也可 以用于料位的测量，但 要求介质的介电常数保 持稳定。
• 对于液面连续测量，宜选用差压式仪表。对于界面测量，可选 用差压式仪表，但要求总液面应始终高于上部取压口。
• 腐蚀性液体、结晶性液体、粘稠性液体、易汽化液体、含悬浮 物液体宜选用平法兰式差压仪表。
高结晶、高粘度、结胶性、沉淀性的液体宜选用插入式法兰差 压仪表。
以上被测介质的液面，如果气相有大量冷凝物、沉淀物析出， 或需要 将高温液体与变送器隔离，或更换被测介质时，需要 严格净化测量头 的，可选用双法兰式差压仪表。
1.4.1 物位的概念及物位检测意义
（1）基本概念 物位：存放在容器或工业设备中物质的高度或位置。 液位：液体介质液面的高低 固体粉末或颗粒状物质的堆积高度称为料位。
液位、界位及料位的测量统称为物位测量。
1.4.2 物位仪表的分类
直读式
直读式物位仪表主要有 玻璃管液位计、玻璃板液位 计等。这类仪表最简单也最 常见，但只能就地指示，用 于直接观察液位的高低，而 且耐压有限。
pA
p2
h
ρ
p1
+-
液位零面
差压式液位变送器 测量液位原理图
设被测介质的密度为
ρ，容器顶部为气相介质，
气相压力为pA，根据静力 学原理可求得 p2=pA p1=pA+ρgh 因此，差压变送器正负压 室的压力差为 △p＝p1-p2 =ρgh
物位仪表的分类
物位仪表的分类
物位仪表是一种用来测量物料的液位、固位或其他状态的设备。
根据其原理和使用方法，可以将物位仪表分为多种类型。
1. 超声波物位仪表：利用超声波的传播速度和反射原理来确定液位或物料高度。
2. 雷达物位仪表：利用雷达波的传播速度和反射原理来确定液位或物料高度，适用于高温、高压、强腐蚀等恶劣环境。
3. 差压物位仪表：通过测量物料高度上下两点的压力差来计算液位或物料高度，适用于密度变化较小和液位高度变化不大的情况。
4. 磁翻板物位仪表：通过磁翻板的翻转来指示液位或物料高度，适用于小型装置和低温低压环境。
5. 振荡物位仪表：利用物料振动的原理来测量液位或物料高度，适用于固体物料的测量。
6. 电容式物位仪表：通过物料与电容板之间的电容变化来测量液位或物料高度，适用于高粘度、强腐蚀、易结晶等物料的测量。
不同类型的物位仪表具有不同的优缺点和适用范围，在选择时需要考虑物料特性、工艺要求、环境条件等因素。
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石油化工工程中仪表的选型方法及要点分析
石油化工工程中仪表的选型方法及要点分析发布时间：2021-11-17T01:26:29.682Z 来源：《时代建筑》2021年21期7月下作者：桂成方[导读] 本文针对石油化工工程的各类仪表选型分析，探讨了其中的要点及其安全使用措施。
4304241965041****7 桂成方摘要：本文针对石油化工工程的各类仪表选型分析，探讨了其中的要点及其安全使用措施。
关键词：石油化工；仪表选型；要点1、仪表的不同种类以及选型方法1.1温度仪表说道仪表首先应该提到的就是温度仪表，温度仪表采用的是摄氏度计量单位，温度的刻度是直读试。
在使用温度仪表的时候要注意使用的温度范围，一般是其量程的50%~70%，测量的最高温度通常情况下不能够超过温度仪表量程的90%。
另一种情况下，如果是有多个测量元件在共同使用一个显示表的时候，正常的使用温度条件应该是温度仪表量程的20%~90%，只有在个别的测量点的使用温度可以低至其量程的10%。
温度仪表具体又分为两个不同的类型，分别是就地温度仪表和集中检测温度仪表。
在适用范围上以及测量精度上有所不同，具体分析如下：就地温度仪表，在使用时要注意工程工艺要求的测量温度范围，不同的精度等级，需要检测地点的环境条件，工作压力等等这些因素来选择合适型号的就地温度仪表。
就低温度仪表包括外保护套管双金属温度计、电接点双金属温度计、玻璃液体温度计以及压力式温度计。
具体选择方法是：外保护套管双金属温度计是在一般情况下被选用最多的温度仪表，其测量的温度范围是-80~500℃。
一般来说带外保护套管双金属温度计的刻度盘的直径为100mm，在有些情况下也会选用直径150mm的，比如在安装的位置较高、观察的距离又比较远并且照明条件不好的情况下就会选择直径150mm的带外保护套管双金属温度计；电接点双金属温度计是在需要位式控制以及报警情况下选用的温度仪表。
电接点双金属温度计仪表的外壳与保护套管在连接方式上适宜以便于观察为原则来选择使用轴向式亦或者是径向式和万向式；玻璃液体温度计是在测量精度要求相对较高、振动比较小、观察又比较方便的场合选用的温度仪表。
化工仪表自动化 【第三章】物位检测及仪表(液位计、料位计、界面计)讲解
（3）对容器内介质物位的上下限位置报警；
（4）监视/调节容器中出入物料的平衡。
物位测量的绝对值
物位测量的相对值
3.4 物位检测及仪表 2.按工作原理划分的物位仪表类型
（1）直读式——利用连通器原理工作 ；
3.4 物位检测及仪表
（2）差压式——利用液柱或物料堆积对某定点产生 压力的原理工作；
3.4 物位检测及仪表
3.4 物位检测及仪表
某仪表的测量范围为0—5000Pa，无迁移时，当压差 由0变化到5000Pa时，变送器的输出将由4mA变化到20mA。 如图3-40中曲线a所示。
I0/mA
当有迁移时，假定固定压差为 2000Pa，那么当H＝0时，根据前 式有： ΔP＝－(h2－h1)ρ0g
即ΔP＝－2000Pa，这时变送器 输出应为0.02MPa，H为最大时， ΔP＝5000－2000＝3000Pa，这 时变送器输出应为0.1MPa，如图 3-40中的曲线b所示。
3.4 物位检测及仪表
帕斯卡用一个密闭的装满水的桶 ，在桶盖上插入一根细长的管子 ，从楼房的阳台上向细管子里灌 水。结果只用了一杯水，就把桶 压裂了，桶里的水就从裂缝中流 了出来。
帕斯卡“桶裂”实验很好地证 明了液体压强与液体的深度有关 ,而与液体的重力无关。
3.4 物位检测及仪表
当测量敞口容器的液位如下图所示，差压变 送器的负压通大气即可，这时作用在正压室的压 力就是液位高度所产生的静压力Hρg。
3.4 物位检测及仪表
当测量受压容器的液位如下图所示，将差压 变送器的负压室与容器的气相空间相连，以平衡 气相压力的静压作用。
ΔP＝P气＋Hρg－P气＝Hρg 差压的大小同样代表了液位高度的大小。
3.4 物位检测及仪表
海水淡化中常用物位类仪表选型分析
海水淡化中常用物位类仪表选型分析海水淡化中常用物位类仪表有超声波液位计、雷达物位计、磁翻板液位计、液位开关、污泥界面仪等。
超声波液位计和雷达物位计因其与所测液体不直接接触，且具有安装方便，测量精度高等优点，应用于各种场合。
超声波液位计和雷达物位计都是通过利用测量声波或雷达波从发射至接收的时间间隔，结合补偿后的声波声速得到声波传输的距离。
雷达物位计的穿透性更强，广泛应用于含有粉尘等恶劣环境的场合，超声波液位计更多地应用于相对较好的环境。
连接方式可选择螺纹连接和法兰连接，在敞口的池子上也可采用关卡固定在支架上。
安装时需要注意发射角的要求，避免声波打到侧壁上影响测量。
一般非大量程的仪表采用两线制方式，外壳材质普遍采用各种工程塑料以满足现场各种防腐要求，常规可选用一体式，如有特殊要求，也可选用分体式。
将变送器安装在方便观察的地方，有利于现场运行人员的巡检与抄表。
磁翻板液位计一般用于加药计量箱或储罐上水箱上，为了就地观看方便一般也会设置，但如果水箱高度比较高时，需适当考虑分节设置。
磁翻板液位计根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成，具有全过程测量无盲区，显示清晰，测量范围大等优点，但其精度较差，一般为10mm。
常规安装方式有侧装式和顶装式两种，顶装式一般用于底下水池等处；工艺连接接口一般为法兰口，根据磁翻板液位计的尺寸不同，可预留DN25或DN50（大量程时考虑采用较大法兰尺寸连接）等法兰，通过一次阀固定在设备上；腔体和浮子材质一般要根据测量介质的腐蚀性选择，对于具有腐蚀性的药剂，可选择PP或UPVC等非金属的材质，也可选择金属内衬耐腐蚀塑料的方式；磁翻板液位计既可以选择仅就地显示，也可以通过增加干簧管和变送器远传输出液位信号。
液位开关一般用于需特殊联锁的位置。
液位开关市面上有多种形式，可选择简单的浮球式控制地坑泵的启停，也可选择超声波式液位开关进行报警，价格跨度较大，现场需根据不同的工况及工程成本选择合适的产品。
物位测量仪表
课题：物位测量仪表和仪表选用一、课题：物位测量仪表和仪表选用二、教学目的：通过物位测量仪表和仪表选用课程的学习，使大家了解目前测量物位仪表的种类及特点。
对于常用用差压变送器测量容器液位，熟悉液位测量的原理及计算方法。
初步了解物位仪表在选型时所注意的要点。
三、教学重点：1、各种物位仪表工作原理及特点介绍；2、差压变送器测量容器液位工作原理及计算。
四、教学难点：1、物位仪表选用所遵循的要点。
五、布置作业：1、用差压变送器测量容器液位计算。
如图所示，通过双法兰差压变送器测量容器液位，已知P0=3.0MPa,ρ液=900kg/m3,ρ硅=930kg/m3,h1=1m,h2=2.5m,H=1m求差压变送器的量程和迁移量.解：差压液位计的量程△P△P=Hρ液g=1*900*9.8=8820Pa当液位最低时,正压室受力为:P+=P0+ρ硅h1g=3*1000000+1*930*9.8=9114+3*1000000负压室所受压力:P-=P0+h2ρ硅g=3*1000000+2.5*930*9.8=22785+3*1000000于是迁移量:P=P+-P-=-13671Pa,因P+<P-故为负迁移仪表的测量范围为-13671-----(-13671+8820)=-4851Pa2、在选用物位测量仪表时，应注意对测量要求的要点有哪些？答：1、要根据测量范围，需要的精度及测量功能来选择。
2、测量仪表面对的环境，如石油化工的工业环境，有可燃（有毒）和爆炸危险气氛的存在，高的环境温度等。
3、被测介质的物理化学性质和状态，如强酸，强碱，粘稠，易凝固结晶和气化等工况。
4、操作条件的变化，如介质温度，压力，浓度的变化。
还有时考虑到从开车到参数达到正常生产时，气相和液相浓度和密度的变化。
5、被测对象容器的结构、形状，尺寸，容器内的设备附件及各种进出料管口都要考虑，如塔、溶液槽、反应器、锅炉汽包、立罐、球罐等6、其他要求，如环保及卫生等要求。
物 位 测 量 仪 表 及 选
差压式液位计是目前应用得很广泛的一种液位测量仪表。下面就差压式 液位计进行。如图所示的几种情形的液位测量分别作些讨论。
1.无零点迁移 如图3（1）进行液位测量，由于差压计与取压点和液位零位均在
ΔP=P+-P-=（H+H1-H2）pg，当H=0时， ΔP=-（H2-H1）pg是一个固定值，这个固 定差压将使差压计的零点发生“迁移”。 要使H=0时，差压计的输出为零，则必须进 行“零点迁移”。
②导压管中有隔离液
当被测介质具有易腐或易结晶的性质时，常在其 正、负导压管中充以密度比被子被测介质大且无 腐蚀性的隔离液，现设被子测介质的密度为p1， 隔离液的密度为p2，且p2>p1，于是：
浮子法：该方法采用浮子作为液位 测量元件，并驱动编码盘或编码带 等显示装置，或连接电子变送器以 便远距离传输测量信号。
浮球法：该方法利用杠杆原理工作，如 图3—2所示［4］。图中：1－浮球；2 －连杆；3－转轴；4－平衡重；5－杠 杆。浮球跟随液位变化而绕转轴旋转， 带动转轴上的指针转动，并与杠杆另一 端的平衡重平衡，同时在刻度盘上指示 出液位数值。浮球法有内浮球式和外浮 球式两种，如图3—2所示。浮球法主要 用于测量温度高、粘度大的液位，但量 程较小。
和外浮式）、静压式（包 • 超声波物位计
括压力式和差压式）、电 • 光电式物位计 磁式（包括电阻式、电容
式、电感应式等）、声波 式、核辐射式等。
第二节：浮力式液位计
浮力式液位计分为恒浮力式液位计和变浮力 式液位计，以飘浮在液面上的浮子（浮标） 将跟随液位的变化而产生位移来测量液位制 成的仪表为恒浮力式液位计。未完全浸沉于 液体中的浮筒（沉筒）所受的浮力将随液位 的变化来进行液位测量的而标志的仪表称变 浮力式液位计。
雷达液位计选型要素分析
雷达液位计是物位仪表一种常用产品类型，具有测量精准、性能稳定、可靠性高、维护简便、适用范围广等优点。
可安装于各种金属、非金属容器或罐内，对液体、浆料及颗粒料的物位进行测量。
1有搅拌情况下选型在有搅拌的罐体内，一般不要选用导波雷达液位计，搅拌所带来的力量，很容易将导波雷达的缆绳带进搅拌装置，或者把杆式导波雷达的杆子给拉弯。
所以只能选择非接触式测量的调频或者高频的喇叭口雷达物位计来测量。
2真空条件下的选型在真空条件下，液体的沸点会比标准大气压下低很多。
有很多液体在30-40℃就开始沸腾。
尤其反应釜和蒸发釜，没有抽真空的时候，液体很平静，抽了真空，液面波动很大，都是沸腾的泡沫和细小水珠。
这种情况下，只能选用非接触式雷达，然后现场要做一定的改动，使其可以正常工作。
3介质含有大量泡沫、水蒸汽、粉尘的选型一般存在多种形态的介质，大多都是液体，我们一般建议选择调频雷达液位计测量，它的工作频率具有太赫兹波段的电磁特性，比如：具有对非极性物质有穿透能力，在强黏着强粉尘的工业环境下，有着很理想的测量稳定性和环境抗干扰能力；对于强粉尘工况，我们可以加装万向节来调节测量方向，带吹扫功能，为防止测量出现误差。
4工作温度在200℃以上的选型一般工作温度在-40℃-150℃。
但在高温工况下，我们必须选择高温型雷达液位计，来保证雷达液位计能够正常工作。
5选型参数●安装位置开孔位置、距离罐壁的距离、进/出料口的位置、短接管的尺寸及长度、短接管上是否有切断阀（闸阀或球阀）；●储罐结构储罐结构及形状（锥形罐、球罐、反应釜、卧罐、料仓）、罐体的高度及直径、罐内是否有导波管及导波管的直径、储罐内衬的材质、储罐内是否有加热盘管、储罐内是否有内浮顶、储罐内是否有其他障碍物；●测量介质液体：介电常数、泡沫、腐蚀、蒸汽、结晶、介质粘性、温度、压力、液面是否波动；固体：介电常数、粉尘、堆角、进出料速度、是否可以万向吹扫；●连接方式法兰大小、公称压力、密封面要求、是否带配对法兰；●电源要求24V/220V；●信号输出要求 4-20mA或RS-485●电气接口要求尺寸大小：M20*1.5、1/2NPT等；●反应釜反应釜中是否带搅拌、几层搅拌、搅拌扇叶距离罐壁有多远、搅拌器的转速；●供电环境现场电源是否为单独供电、信号电缆是否与高压电缆分开、周围是否有大功率用电设备干扰。
物位检测仪表的分类
检测原理浮标式浮球式变浮力式沉筒式基于沉筒的浮力随液位变化而变化的原理物位检测仪表的分物位检测仪表的种类直读式差压式接触式连通器原理利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理玻璃管液位计玻璃板液位计压力式液位计差压式液位计恒浮力式电阻式液位计浮力式式基于浮标或浮球随液位的变化而产生位移的原理通过将物位的变化转换成电阻、电容、电感等电量的变基于超声波在气、液、固体中的衰减程度、穿透能力和辐射声阻抗各不相同的性质利用微波反射原理超声波式物位仪表雷达式物位仪表非接触式电气式电容式液位计电感式液位计通过将物位的变化转换成电阻、电容、电感等电量的变化来实现测量利用核辐射透过物料时，强度随物质层的厚度而变化的原理核辐射式物位仪表主要特点用途可连续测量敞口或密封容器中的液位、界位需远传显示、控制的场合表的分类结构简单，价格低廉，显示直观，但玻璃易损，读数不十分准确能远传现场就地指示用于敞口或封闭容器中，工业上多用差压变送器结构简单，价格低廉测量储罐的液位仪表轻巧、滞后小、能远传，但线路复杂、成本高用于高压腐蚀性介质的物位测量准确性高、惯性小、但成本高，使用和维护不便用于对测量精度要求高求高的场合不受温度、压力、蒸汽、气雾和粉末的限制；无测量盲区，测量误差小，分辨率高。
测量大型存储罐，易凝结、悬浊液、粘稠及具有腐蚀性的液体的液位仪表轻巧、滞后小、能远传，但线路复杂、成本高用于高压腐蚀性介质的物位测量能测各种物位，但成本高，使用和维护不便用于腐蚀性介质的物位测量。
物位仪表的一般选用原则
物位仪表的一般选用原则物位仪表是现代工业自动化控制系统中不可或缺的一部分。
其作用是测量储罐、容器内的物位高度或物料的容积，从而控制生产流程并保证生产安全。
在选择物位仪表时，需要根据实际生产需要和环境条件来进行合理的选择。
下面将介绍物位仪表选用的一般原则。
1. 耐腐蚀性能在许多工业生产场所中，介质具有很强的腐蚀性，这样的介质往往具有很强的腐蚀性，难以使用普通的物位仪表进行测量。
因此，在选择物位仪表时需要注意其耐腐蚀性能。
耐腐蚀性能好的物位仪表能够适应不同的工作环境，提高产品的使用寿命。
2. 测量范围选择物位仪表需要考虑到它的测量范围是否满足所在工艺流程的需求，以及所需要测量的物位高度是否超出了该仪表的测量范围。
如果选择的物位仪表不能满足实际需要，就会导致无法准确认识物位高度，从而影响生产过程的安全。
3. 精度和稳定性精度和稳定性是选择物位仪表的关键指标之一。
在生产流程中，如果物位高度或体积的测量精度和稳定性不足，会导致生产过程不稳定，从而影响产品质量和生产效率。
因此，可以根据生产需要选择合适的物位仪表，确保其精度和稳定性满足实际需要。
4. 安装和维护选择物位仪表时，需要考虑它的安装和维护难度。
复杂的物位仪表在安装和维护时难度较大，需要从技术和时间方面进行投入，并需要特殊的工具和设备来完成。
如果无法从技术和人力成本上承受这些投入，就需要选择简单易用的物位仪表。
5. 外观结构对于一些需要安装在人流量较大的区域的物位仪表，其外观结构也是不能忽视的。
物位仪表的外观也直接影响了企业的形象和品牌形象。
因此，在满足实际需要的前提下，尽可能选择美观大方、符合企业形象的物位仪表，在人流较大的区域宣传企业形象。
对于选择物位仪表，还需要考虑应用场景、操作操作、传输和输出等方面的需求。
尽可能多方位考虑，选择合适的物位仪表能够提升生产效率，减小生产风险，保证生产安全。
雷达物位计的最佳选择
雷达物位计的最佳选择
雷达物位计是物位仪表中的一种，并且其自身种类也较多。
雷达因为测量不受温度、压力的影响，在工业环境中被广泛使用。
因为工业现场的工况有很多，有一种工况就是在罐子内有大量的蒸汽，造成雷达测量不准，或者不稳定。
因此想要测量结果精准，那么就需要根据根据不同的应用场合选择正确类型的雷达物位计测量。
下面就为大家介绍雷达物位计的选择：
一、首先选择水滴形天线的高频雷达液位计或者水滴形天线的高频雷达物位计。
频率：26GHz。
水滴形天线的结构，就适合于在蒸汽大，结露厉害的场合。
他能够在蒸汽大的场合很好地工作。
连接方式为DN100的法兰。
二、没有水滴形天线的情况下，如果是非接触式测量，在高频雷达液位计和低频雷达液位计之间，要选择低频雷达液位计。
低频雷达频率低，他对蒸汽的穿透性能要好于高频雷达，同样的量程下，就要选择低频雷达来测量。
我们就在蒸发罐、蒸汽加热罐内，多次应用低频雷达来测量。
如果罐体的高度比较小的话，要注意：低频雷达的盲区有0.5-0.6米，会比高频雷达0.3米的盲区要大。
如果罐子内还会抽真空，或者有搅拌，那就建议加装导波管，雷达装在导波管内，通过导波管来测量罐内液体的高度。
三、如果出于成本考虑，可以选择导波雷达液位计。
导波雷达液位计是接触式测量，用缆绳或者金属杆跟被测量液体直接接触，电磁波是在缆绳上传播，蒸汽对测量不产生影响。
在有大量蒸汽的环境中，如果是敞口的水池、罐子，就是蒸汽大也不会影响到雷达物位计的测量。
只有在密闭的罐体内，大量蒸汽才会对雷达的测量产生影响，因此我们现在都以密闭的罐体或者料仓为测量环境。
物位测量仪表的类别
物位测量仪表的类别在工业生产过程中测量液位、固体颗粒和粉粒位，以及液-液、液-固相界面位置的仪表。
一般测量液体液面位置的称为液位计，测量固体、粉料位置的称为料位计,测量液-液、液固相界面位置的称为相界面计。
差压式物位仪表差压式仪表利用液体的静态压力测量液位。
液体底部压力与容器内的液面高度和液体表面上的气压有关。
如果测量敞口容器内液位，则可用压力测量仪表或压力变送器间接测出液面高度；如果在有压力的密封容器内测量液位,则采用测量压差的方法,消除液面上压力的影响，将容器底部与差压变送器正压室相连，液面上的空间与负压室相连，就可以测量出液面的高低电测式物位仪表将物位变化转换为电参数（如电阻、电容、电感）的变化，再变成电信号输出。
这类仪表又分为电阻式、电容式和电感式三种。
电阻式物位仪表利用物位变化时引起电极电阻变化的原理工作（图3）。
物位变化引起电阻逐渐变化的，可用于连续测量物位；只有当物位变化到接触电极时才引起电阻突变的，可用来定点报警控制物位。
电阻式物位仪表在工作时电极接触被测介质（一般为导电液体）②电容式物位仪表物位变化时引起电极的电容量变化，利用这个原理构成的电容式物位计可以测量导电液和非导电液的液位、非导电颗粒状固体的料位。
两同轴相互绝缘的导电金属圆柱中间隔以不导电的介质，就构成电容器，其电容量为：测出这个变化值就可测出物位。
根据这个道理,用各种不同形状的电容测量头,可构成多种电容式物位仪表（图4）。
现代电容式物位仪表采用安全防爆、隔爆的措施，应用范围已扩大到一些化工、石油、轻工部门。
电容式物位仪表是电测式物位仪表中应用最广泛的一种。
③电感式物位仪表利用物位变化时引起自感量、互感量或感应电流等的变化来测定物位，常用的有感应式高频液位计或谐振式液位计。
也可用带导磁材料的浮子与电磁感应线圈制成液位信号报警器。
采用电感式测量可实现完全不接触测量。
超声波式物位仪表超声波在液体中传播有较好的方向性，遇到分界面时能反射，因此通过测定超声波从发射利用超声物位仪表进行测量的优点是检测元件可以不与被测液体接触，因而适合于强腐蚀性、高压、有毒、高粘度液体液位的测量。
辽宁石油化工大学化工自动化及仪表第8章 物位检测及仪表
（8-9）
图8-8浮子重锤液位计
1-浮子；2-滑轮；3-平衡重锤
由于液体的黏性及传动系统存在摩擦等阻力，液位变化只有 达到一定值时浮子才能动作。按式(8-9)，若ΔF等于系统的 摩擦力，则式(8-9)给出了液位计的不灵敏区，此时的ΔF为 浮子开始移动时的浮力。选择合适的浮子直径及减少摩擦阻 力，可以改善液位计的灵敏度。
图8-9 电容器的组成
1—内电极；2—外电极
液位的检测
当圆筒形电极的一部分被物料浸没时，极板间存在的两种介质 的介电常数将引起电容量的变化。设原有中间介质的介电常数 为ε1，被测物料的介电常数为ε2，电极被浸没深度为H，如图810（b）所示，则电容变化为：
2 2 H 21 ( L H ) C ln(D / d ) ln(D / d ) （8-11）
（5） 电气式物位检测仪表 将电气式物位敏感元 件置于被测介质中，当物位变化时其电气参数如 电阻、电容等也将改变，通过检测这些电量的变 化可知物位。 （6） 其他物位检测方法如声学式、射线式、光纤 式仪表等。
8.2 常用物位检测仪表
静压式物位检测仪表 浮力式物位检测仪表
其他物位检测仪表
L2 Ki M 0
K A1 L1 A AM
L2
式中
Ki
则电容量的变化ΔC为：
C C C0 2 ( 2 1 ) H KH ln(D / d )
(8-12)
测量电容变化量即可得知物位。
(a) (b) 图8-10 电容式物位计的测量原理图
料位的检测
用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间 磨损较大，容易“滞留”，可用电极棒及容器壁组成电容器的 两极来测量非导电固体料位。 图8-12所示为用金属电极棒插入容器来测量料位的示意图。 电容量变化与料位升降的关系为 CX 2 0 H
物位检测仪表的种类及原理
物位检测仪表的种类及原理
物位检测仪表的种类及原理
物位检测仪表广泛应用于各种工业场合，通过测量物料的高度来
计算物料的质量和体积，从而控制和管理物料的流动。
根据物料的性质、要求和安装条件，物位检测仪表可以分为多种类型。
1. 振荡器型物位检测仪表
振荡器型物位检测仪表是一种基于自振动原理工作的设备。
它采
用探头振动与物料振动的共振频率来检测物位。
当物料升高到探头高
度时，探头自身的振动频率会发生变化，从而触发报警或控制信号。
2. 高频电容型物位检测仪表
高频电容型物位检测仪表是一种基于电容变化原理工作的设备。
它通过发射高频电磁波到物料上，根据物料对电场的反应来判断物位
高度。
物料越高，电容值越大，从而实现物位检测与报警控制。
3. 声波型物位检测仪表
声波型物位检测仪表是一种基于声波反射原理工作的设备。
它通
过发射声波信号到物料上，根据声波反射时间来判断物位高度。
物料
越高，反射时间越长，从而实现物位检测与控制。
4. 微波型物位检测仪表
微波型物位检测仪表是一种基于微波信号反射原理工作的设备。
它通过发射微波信号到物料上，根据微波信号与物料的交互作用来判
断物位高度。
物料越高，反射强度越大，从而实现物位检测与控制。
以上是常见的物位检测仪表类型及其原理，根据实际需要和使用
条件进行选择和应用。
这些物位检测仪表广泛应用于工业自动化领域，为企业节省了大量的人力、物力和财力成本，提高了生产效率和产品
质量。
自动化仪表的选型与应用指南
自动化仪表的选型与应用指南在现代工业生产中，自动化仪表扮演着至关重要的角色。
它们能够实时监测和控制生产过程中的各种参数，为提高生产效率、保证产品质量、降低能耗和确保安全生产提供了有力的支持。
然而，要想让自动化仪表充分发挥其作用，正确的选型和合理的应用是关键。
接下来，我们将详细探讨自动化仪表的选型与应用的相关知识和要点。
一、自动化仪表的分类自动化仪表种类繁多，根据其测量和控制的对象不同，可以分为温度仪表、压力仪表、流量仪表、物位仪表、分析仪表等。
温度仪表用于测量物体的温度，常见的有热电偶、热电阻和温度计等。
压力仪表则用于测量压力，包括压力表、压力变送器等。
流量仪表用于测量流体的流量，如电磁流量计、涡街流量计、质量流量计等。
物位仪表用于测量物料的液位和料位，例如雷达物位计、超声波物位计等。
分析仪表用于对物质的成分和性质进行分析，如气相色谱仪、分光光度计等。
二、自动化仪表的选型原则1、满足工艺要求首先要明确生产过程中需要测量和控制的参数范围、精度要求、响应时间等，确保所选仪表能够满足工艺生产的实际需求。
2、可靠性和稳定性仪表应具有良好的可靠性和稳定性，能够在恶劣的工作环境下长期稳定运行，减少故障和维修的频率。
3、准确性和精度根据工艺要求选择具有合适准确性和精度的仪表，避免精度过高造成成本浪费，或精度过低无法满足生产需求。
4、经济性在满足工艺要求的前提下，选择性价比高的仪表，综合考虑仪表的价格、维护成本和使用寿命等因素。
5、兼容性和扩展性考虑仪表与现有控制系统的兼容性，以及是否便于后续的系统扩展和升级。
三、温度仪表的选型与应用1、热电偶和热电阻的选择热电偶适用于高温测量，具有测量范围广、响应速度快的优点；热电阻则在中低温测量中具有较高的精度和稳定性。
在选择时，要根据测量温度范围、精度要求和使用环境来确定。
2、温度计的应用温度计常用于现场指示温度，如玻璃温度计、双金属温度计等。
在一些对温度测量精度要求不高的场合，温度计可以提供直观的温度指示。
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物位类仪表的选型目录<一>一般原则 (3)<二>液面和界面测量仪表的选型 (4)1差压式测量仪表 (4)2浮筒式测量仪表 (5)3浮子式测量仪表 (6)4电容式测量仪表 (7)5电阻式（电接触式）测量仪表 (9)6静压式测量仪表 (9)7声波式测量仪表 (9)8微波式测量仪表 (10)9核辐射式测量仪表 (11)10激光式测量仪表 (12)<三>料面测量仪表的选型 (12)1电容式测量仪表 (12)2声波式测量仪表 (12)3电阻式（电接触式）测量仪表 (13)4微波式测量仪表 (13)5核辐射式测量仪表 (13)6激光式测量仪表 (13)7阻旋式测量仪表 (14)8隔膜式测量仪表 (14)9重锤式测量仪表 (14)<一>一般原则（1）应深入了解工艺条件、被测介质的性质、测量控制系统要求，以便对仪表的技术性能和经济效果做出充分评价，使其在保证生产稳定、提高产品质量、增加经济效益等方面起到应有的作用。
（2）液面和界面测量应选用差压式仪表、浮筒式仪表和浮子式仪表。
当不满足要求时，可选用电容式、电阻式（电接触式）、声波式等仪表。
料面测量应根据物料的粒度、物料的安息角、物料的导电性能、料仓的结构形式及测量要求进行选择。
（3）仪表的结构形式和材质，应根据被测介质的特性来选择。
主要考虑的因素为压力、温度、腐蚀性、导电性；是否存在聚合、粘稠、沉淀、结晶、结膜、气化、起泡等现象；密度和密度变化；液体中含悬浮物的多少；液面扰动的程度以及固体物料的粒度。
（4）仪表的显示方式和功能，应根据工艺操作及系统组成的要求确定。
当要求信号传输时，可选择具有模拟信号输出功能或数字信号输出功能的仪表。
（5）仪表量程应根据工艺对象的实际需要显示的范围或实际变化范围确定。
除供容积计量用的物位仪表外，一般应使正常物位处于仪表量程的50％左右。
（6）仪表精度应根据工艺要求选择，但供容积计量用的物位仪表，其精度等级应在0.5级以上。
（7）用于可燃性气体、蒸汽及可燃性粉尘等爆炸危险场所的电子式物位仪表。
应根据所确定的危险场所类别以及被测介质的危险程度，选择合适的防爆结构型式或采取其他的防护措施。
（8）用于腐蚀性气体及有害粉尘等场所的电子式物位仪表，应根据使用环境条件，选择合适的外壳防护型式。
<二>液面和界面测量仪表的选型1差压式测量仪表（1）对于液面连续测量，宜选用差压式仪表。
对于界面测量，可选用差压式仪表，但要求总液面应始终高于上部取压口。
（2）对于测量精度要求高，测量系统需要较为复杂的精确运算，而一般模拟仪表难以达到时，可选用差压式智能变送仪表，其精度为0.2级以上。
（3）对于在正常工况下液体密度有明显变化时，不宜选用差压式仪表。
（4）腐蚀性液体、结晶性液体、粘稠性液体、易汽化液体、含悬浮物液体宜选用平法兰式差压仪表。
高结晶的液体、高粘度的液体、结胶性的液体、沉淀性的液体宜选用插入式法兰差压仪表。
以上被测介质的液面，如果气相有大量冷凝物、沉淀物析出，或需要将高温液体与变送器隔离，或更换被测介质时，需要严格净化测量头的，可选用双法兰式差压仪表。
（5）腐蚀性液体、粘稠性液体、结晶性液体、熔融性液体、沉淀性液体的液面在难于使用法兰式差压仪表测量时，可采用吹气或冲液的方法，配合普通压力表、压力变送仪表或差压变送仪表进行测量。
（6）对于在环境温度下，气相可能冷凝、液相可能汽化，或气相有液体分离的对象，在难以使用法兰式差压仪表而用普通差压仪表进行测量时，应视具体情况分别设置隔离器、分离器、汽化器、平衡容器等部件，或对测量管线保温、伴热。
（7）用差压式仪表测量锅炉汽包液面时，应采用温度补偿型双室平衡容器。
（8）差压式仪表的正、负迁移量应在选择仪表量程时加以考虑。
2浮筒式测量仪表（1）对于测量范围在2000mm以内，比密度为0.5～1.5的液体液面连续测量，以及测量范围在1200mm以内，比密度差为0.1～0.5的液体界面连续测量，宜选用浮筒式仪表。
•真空对象、易汽化的液体宜选用浮筒式仪表。
•就地液位指示或调节宜选用气动浮筒式仪表。
•浮筒式仪表必须用于清洁液体。
（2）选用浮筒式仪表，当精度要求较高，信号要求远传时，宜选用力平衡型；当精度要求不高，就地指示或调节时，可选用位移平衡型。
（3）对于开口储槽、敞口储液池的液面测量，宜选用内浮筒；对于在操作温度下不结晶、不粘稠、但在环境温度下可能结晶或粘稠的液体对象，也宜选用内浮筒。
对于不允许停车的工艺设备，不应选用内浮筒，而应选用外浮筒。
对于高粘稠、结晶或高温的液体对象，不应选用外浮简。
（4）内浮筒仪表在容器内液体扰动较大时，应加装防扰动影响的平稳套管。
（5）电动浮筒仪表用于被测液位波动频繁的场合，其输出信号应加阻尼器。
3浮子式测量仪表（1）对于大型储槽清洁液体液面的连续测量和容积计量，以及各类储槽清洁液体液面和界面的位式测量，应选用浮子式仪表。
（2）脏污的液体，以及环境温度下结冻的液体，不宜采用浮子式仪表。
粘性液体的连续测量和多点位式测量，也不宜采用浮子式仪表。
（3）浮子式测量仪表用于界面测量时，两种液体的比密度应恒定，且比密度差不应小于0.2。
（4）内浮子式液位仪表用于大型储槽液面测量时，为防止浮子的飘移，应备有导向设施；为防止浮子受液面扰动的影响，应加装平稳套管。
（5）大型储槽液体的液位或容积连续计量，对测量精度要求较高的单储槽或多储槽，宜选用光导式液面计；对测量精度要求一般的单储槽可选用钢带浮子式液面计。
对要求高精度连续计量液位、界面、容积和质量的单储槽或多储槽，应选用储罐测量系统。
（6）开口储槽、敞口储液池的液面多点位式测量，以及有腐蚀性、毒性等危险液体的多点位式测量，宜选用磁性浮子式液面计。
（7）粘性液体的位式测量，宜选用杠杆式浮子液位控制器。
4电容式测量仪表（1）对于腐蚀性液体、沉淀性流体以及其他化工工艺介质的液面连续测量和位式测量，宜选用电容式液面计。
用于界面测量时，两种液体的电气性能必须符合产品的技术要求。
（2）电容液面计的具体型号、电极结构型式、电极材料，应根据被测介质的电气性能、容器的材质等因素确定。
（3）对于不粘滞非导电性液体，可采用轴套筒式的电极；对于不粘滞导电性液体，可采用套管式的电极；对于易粘滞非导电性液体，可采用裸电极，电极表面应选择具有与被测液体亲和力小的材料或采用自动清洗的措施。
（4）电容液面计不能用于易粘滞的导电性液体液面的连续测量。
（5）电容式测量仪表易受电磁干扰的影响，应选用屏蔽电缆，或采取其他抗电磁干扰的措施。
（6）用于位式测量的电容液面计，宜采用水平安装型；用于连续测量的电容液面计，宜采用垂直安装型。
5电阻式（电接触式）测量仪表（1）对于腐蚀性导电液体液面的位式测量，以及导电液体与非导电液体的界面位式测量，可选用电阻式（电接触式）仪表。
（2）对于容易使电极结垢的导电液体，以及工艺介质在电极间发生电解现象时，一般不宜选用电阻式（电接触式）仪表。
对于非导电、易粘附电极的液体，不得选用电阻式（电接触式）仪表。
6静压式测量仪表（1）对于深度为5m～100m的供水池、水井、水库的液面连续测量，应选用静压式仪表。
对于无压容器内的液面连续测量，可选用静压式仪表。
（2）在正常工况下，液体密度有明显变化时，不宜选用静压式仪表。
7声波式测量仪表（1）对于普通物位仪表难以测量的腐蚀性液体、高粘性液体、有毒性液体等液面的连续测量和位式测量，宜选用声波式测量仪表。
（2）声波式仪表的具体型号、结构型式，应根据被测介质的特性等因素确定。
（3）声波式仪表必须用于可反射和传播声波的容器液面测量，不得用于真空容器。
不宜用于含气泡的液体和含固体颗粒物的液体。
（4）对于内部有影响声波传播的障碍物的容器，不宜采用声波式仪表。
（5）对于连续测量液面的声波式仪表，如果被测液体温度、成份变化比较显着，应考虑对声波传播速度的变化进行补偿，以提高测量的精度。
（6）检测器和转换器之间的电缆，应采用屏蔽电缆，或考虑采用防电磁干扰的措施。
8微波式测量仪表（1）对于普通液位仪表难以高精度测量的大型固定顶罐、浮顶罐内腐蚀性液体、高粘度液体、有毒液体的液位连续测量，应选用微波式测量仪表。
微波式测量仪表测量方法采用特定频率范围内的微波连续扫描，液位和天线之间的距离变化时，传感信号与反射信号之间产生频率差，频率差与液位和天线之间的距离成正比，因此测定频率差可转换得出液位。
（2）天线的结构形式及材质，应根据被测介质的特性、储罐内压力等因素确定。
（3）对于内部有影响微波传播的障碍物的储罐，不宜采用微波式仪表。
（4）对于罐内水蒸汽和烃类蒸汽的密度在正常工况下有显着变化时，应考虑对微波传播速度的变化进行补偿；对于沸腾的或扰动的液面，应考虑采取变径喇叭筒的静止管道及其它补偿措施，以提高测量精度。
9核辐射式测量仪表（1）对于高温、高压、高粘度、强腐蚀、易爆、有毒介质液面的非接触式连续测量和位式测量，在使用其他液位仪表难以满足测量要求时，可选用核辐射式仪表。
（2）辐射源的强度应根据测量要求进行选择，同时应使射线通过被测对象后，在工作现场的射线剂量应尽量小，安全剂量标准应符合现行的《辐射防护规定》（GB8703-88），否则，应充分考虑隔离屏蔽等防护措施。
（3）辐射源的种类应根据测量要求和被测对象的特点，如被测介质的密度、容器的几何形状、材质及壁厚等因素进行选择。
当射源强度要求较小时，可选用镭（Re）；当射源强度要求较大时，可选用铯137（Csl37）；用于厚壁容器要求穿透能力强时，可选用钴60（Co60）。
（4）为避免由于辐射源衰变而引起的测量误差，提高运行的稳定性和减少校验次数，测量仪表应能对衰变进行补偿。
10激光式测量仪表（1）对于结构复杂或有机械障碍的容器，以及按常规的方法难以安装的容器的液面连续测量，应选用激光式测量仪表。
（2）对于无反射的完全透明液体，不能采用激光式测量仪表。
<三>料面测量仪表的选型1电容式测量仪表（1）对于颗粒状物料和粉粒状物料，如：煤、塑料单体、肥料、砂子等料面连续测量和位式测量，宜选用电容式测量仪表。
（2）检测器的延伸电缆应采用屏蔽电缆，或考虑采用防电磁干扰的措施。
2声波式测量仪表（1）对于无振动或振动小的料仓、料斗内粒度为10mm 以下的颗粒物状料面的位式测量，可选用音叉料位计。
（2）对于粒度为5mm以下的粉粒状物料的料面位式测量，应选用声阻断式超声料位计。
（3）对于微粉状物料的料面连续测量和位式测量，宜选用反射式超声料位计。
反射式超声料位计不宜用于有粉尘弥漫的料仓、料斗的料面测量，也不宜用于表面不平整的料位测量。
3电阻式（电接触式）测量仪表（1）对于导电性能良好或导电性能差，但含有水份的颗粒状和粉粒状物料，如：煤、焦炭等料面的位式测量，可选用电阻式测量仪表。