物位检测及仪表
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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
化工常用仪表类型及原理-
第五章:第温度检测及仪表
温度检测方法 热电偶温度计 热电阻温度计 电动温度变送器
第一章 概述
第一章 概述
一、测量过程与测量误差
测量过程在实质上都是将被测参数与其相应得测量单位 进行比较得过程,而测量仪表就是实现这种比较得工具。
测量误差指由仪表读得得被测值与被测量真值之间得差 距。通常有两种表示方法,即绝对误差和相对误差。
注意:上述指标仅适用于指针式仪表。在数字式仪表中,往往 用分辨力表示。
15
大家学习辛苦了, 还是要坚持
继续保持安静
第一章概述
4.分辨率
对于数字式仪表,分辨力是指数字显示器得最末位数字 间隔所代表得被测参数变化量。
不同量程得分辨力是不同得,相应于最低量程得分辨力称 为该表得最高分辨力,也叫灵敏度。通常以最高分辨力作为 数字电压表得分辨力指标。分辨率与仪表得有效数字位数 有关。
37
第二章 压力检测及仪表
组成
图3-8 电气式压力计组成方框图
一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用 得信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。
38
第二章 压力检测及仪表
几种常见得传感器或变送器:
1.霍尔片式压力传感器
霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成得,即利用霍尔 元件将由压力所引起得弹性元件得位移转换成霍尔电势,从 而实现压力得测量。
6
第一章 概述
绝对误差
xi xt
xi:仪表指示值, xt:被测量得真值
由于真值无法得到 x x0
相对误差
x:被校表得读数值,x0 :标准表得读数值
y x x0
x0
x0
7
第一章 概述
二、仪表得性能指标
温度检测方法 热电偶温度计 热电阻温度计 电动温度变送器
第一章 概述
第一章 概述
一、测量过程与测量误差
测量过程在实质上都是将被测参数与其相应得测量单位 进行比较得过程,而测量仪表就是实现这种比较得工具。
测量误差指由仪表读得得被测值与被测量真值之间得差 距。通常有两种表示方法,即绝对误差和相对误差。
注意:上述指标仅适用于指针式仪表。在数字式仪表中,往往 用分辨力表示。
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大家学习辛苦了, 还是要坚持
继续保持安静
第一章概述
4.分辨率
对于数字式仪表,分辨力是指数字显示器得最末位数字 间隔所代表得被测参数变化量。
不同量程得分辨力是不同得,相应于最低量程得分辨力称 为该表得最高分辨力,也叫灵敏度。通常以最高分辨力作为 数字电压表得分辨力指标。分辨率与仪表得有效数字位数 有关。
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第二章 压力检测及仪表
组成
图3-8 电气式压力计组成方框图
一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用 得信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。
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第二章 压力检测及仪表
几种常见得传感器或变送器:
1.霍尔片式压力传感器
霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成得,即利用霍尔 元件将由压力所引起得弹性元件得位移转换成霍尔电势,从 而实现压力得测量。
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第一章 概述
绝对误差
xi xt
xi:仪表指示值, xt:被测量得真值
由于真值无法得到 x x0
相对误差
x:被校表得读数值,x0 :标准表得读数值
y x x0
x0
x0
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第一章 概述
二、仪表得性能指标
物 位 测 量 仪 表 及 选
• 差压法：该方法的工作原理如图2-2所示。 图中，1、2-阀门；3-差压变送器。。压 力差与液位的关系为 ΔP＝P2－P1＝ ρgH
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。
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。
物位检测仪表
物位检测仪表
内容
概述 差压式物位仪表 浮力式物位仪表 电容式物位仪表 辐射式物位仪表 超声波物位计
1 概述
几个概念
在容器中液体介质的高低叫液位， 容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫料位 测量液位的仪表叫液位计，测量料位的仪表叫料位计 测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫界面计 在物位检测中，有时需要对物位进行连续检测，有时只需要 测量物位是否达到某一特定位置，用于定点物位测量的仪表 称为物位开关
理 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，测出这些变化就可测知物位。根据工作原 理分为声波遮断式、反射式和阻尼式。 光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作 ……
2 差压式液位计 基本工作原理 Δ P=ρ gH
零点迁移的目的：使H＝0时，变送器输出为Iomin（如4mA）
Δ P=ρ 1gH Δ P=ρ 1gH -ρ 2g（h2-h1）Δ P=ρ 1gH +ρ 1gh1
无迁移
负迁移
正迁移
迁移量：-ρ 2g（h2-h1） 迁移量：ρ 1gh1
3 浮筒式液位计
输出指示器
弹簧 磁钢
室
浮 筒
F浮 F弹
浮 筒
G
内置式 静井
外置式
基本工作原理 主要由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和输出指示器
6 超声波物位计
利用声波在介质中传播速度 不变的原理，通过检测声波 发射和反射全过程的时间间 隔可以计算出物料界面到探 头的距离，从而得到物位的 高低。
注意事项：
确保反射波能回到探头；
防止物料对声波的吸收（如表 面泡沫漂浮）。
当电容器的几何尺寸和介电常数保持不变时，电容变化量就与物位高度H成正比。
内容
概述 差压式物位仪表 浮力式物位仪表 电容式物位仪表 辐射式物位仪表 超声波物位计
1 概述
几个概念
在容器中液体介质的高低叫液位， 容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫料位 测量液位的仪表叫液位计，测量料位的仪表叫料位计 测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫界面计 在物位检测中，有时需要对物位进行连续检测，有时只需要 测量物位是否达到某一特定位置，用于定点物位测量的仪表 称为物位开关
理 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，测出这些变化就可测知物位。根据工作原 理分为声波遮断式、反射式和阻尼式。 光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作 ……
2 差压式液位计 基本工作原理 Δ P=ρ gH
零点迁移的目的：使H＝0时，变送器输出为Iomin（如4mA）
Δ P=ρ 1gH Δ P=ρ 1gH -ρ 2g（h2-h1）Δ P=ρ 1gH +ρ 1gh1
无迁移
负迁移
正迁移
迁移量：-ρ 2g（h2-h1） 迁移量：ρ 1gh1
3 浮筒式液位计
输出指示器
弹簧 磁钢
室
浮 筒
F浮 F弹
浮 筒
G
内置式 静井
外置式
基本工作原理 主要由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和输出指示器
6 超声波物位计
利用声波在介质中传播速度 不变的原理，通过检测声波 发射和反射全过程的时间间 隔可以计算出物料界面到探 头的距离，从而得到物位的 高低。
注意事项：
确保反射波能回到探头；
防止物料对声波的吸收（如表 面泡沫漂浮）。
当电容器的几何尺寸和介电常数保持不变时，电容变化量就与物位高度H成正比。
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。
物位检测
2.1.1.差压液位计应用实例 2.1.1.差压液位计应用实例1 差压液位计应用实例1
基本关系： dP=Hpg+hpg ; 1)当液位低于Hmin时，H=0 1)当液位低于Hmin时，H=0 ， dP=hpg 零点迁移值 2)液位测量正常工作于： 2)液位测量正常工作于： Hmin < H < Hmax 3)当液位等于Hmax时：H=Hmax 3)当液位等于Hmax时：H=Hmax dP=Hmaxpg+hpg=dPmax 出现最大值dPmax 出现最大值dPmax 问题：实际生产过程可能出现超 过上限液位，即H>Hmax, 过上限液位，即H>Hmax, 这时dP=? 这时dP=? 超液位后又回到正常状态， 这时dP=? 这时dP=? 结论：右图设计方案在实用中存 在无法复原的问题，不适合实际 应用。
6、雷达式液位计
雷达波由天线发射
天线
2H 0 t= c
H = L − H0 c = L− t 2
C---电磁波传播速度，300000km/s H0
L
H
7、超声波物位仪表
利用超声波，遇到相界面时， 利用超声波，遇到相界面时， 发生部分反射，部分折射入 相邻介质的原理，通过检测 相邻介质的原理，通过检测 超声波从发射到反射的全过 声波从发射到 程的时间间隔可以计算出物 程的时间间隔可以计算出物 料界面到探头的距离，从而 得到物位的高低。 注意事项：
零点迁移：差压计的调整零点位置机构对感压元 件预加一个作用力将仪表的零点迁移到与液位零 点相重合的地方。 为使仪表零点指示液位的零点需要调整的迁移量 为正值的话那么这种迁移成为正迁移，反之，迁 移量为负值的话就叫负迁移。 对于有可凝结蒸汽或采用隔离介质的液位测量 系统，差压计的负压侧通 常有一个固定的压力偏置 量如图所示，这时加在两 侧的压力为：
3.6 物位的检测(li)
ρ1=ρ2，则h1=h2
二、浮力式物位仪表
分：恒浮力（浮子）和变浮力（沉筒）
1 恒浮力式液位计：
原理：当浮标受力平衡时，浮标可以随液 面稳定： W F G
式中 W——浮标的重力； F——浮标所受的浮力； G——平衡重物的重力。
液位上升时，其上浮力F增加，W F G ，浮标向上移动。直达到 新的力平衡，反之亦然。因而实现了浮标对液位的跟踪。通过同步移 动 的平衡锤便可以指示出液位的高度。 特点：简单直观，测量精度低。 误差原因：滑轮摩擦，钢丝绳热胀冷缩。
5.测量固体颗粒料位
通常采用一根金属电极棒与金属容器壁构成电容器的两电
极。传感器电容量：
2 ( 0 ) CX h ln D0 / d
ε 为固体物料的介电常数；D0为容器的内径。
测量非导电固体颗 粒料位原理
电容式物位计的特点
无可动部件，与物料密度无关 需要考虑温度对介电常数的变化的影响 物料（特别是粉料）由于含水量的不同、以及物料的混 合比例、密度、导电性等都极大地影响它的介电常数， 导致物位计不能正常工作。并且如果在物位计的绝缘子 上滞留粉料会导致物位计失灵，因此不适合测量粉料。 物位对电容器的电容量变化值很小，往往只是几微法至 几百微法，易受干扰影响，电容测量比较困难
1
这说明，如果不对该液位计进行调整，它能检测的界面范围仅为 0～128.6mm，变送器输出与界面之间的关系如曲线2所示
浮筒式液位计
为使该液面计能在界面0～300mm范 围内进行检测，应对它进行重新标定。 300 设界面为0时，由于液体1对浮筒产生 H 的浮力相当于水的液位为 H 0 时的浮 力，则 300 820Ag 1000H0 Ag
2．按传感器与被测介质是否接触分类
化工测量与仪表--物位检测
某差压变送器的测量范 围为0～5000Pa，当压差 由0变化到5000Pa时，变 送器的输出将由4mA变化 到20mA，这是无迁移的情 况，如左图中曲线a所示。 负迁移如曲线b所示，正迁 移如曲线c所示。
一般型号后面加“A”的为正 迁移；加“B”的为负迁移。
第二节 差压式液位计
三、用法兰式差压变送器测量液位
第二节 差压式液位计
迁移弹簧的作用 改变变送器的零点。
迁移和调零 都是使变送器输出的起始值与被测量起始 点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移 量则比较大。
迁移 同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量 范围的平移，它不改变量程的大小。
第二节 差压式液位计
举例
图4-3 正负迁移示意图
图4-4 正迁移示意图
液位仪表基础知识和故障处理
内容提要
基本概念 物位检测的意义及主要类型
压差式液位计 其他物位计
基本概念
“物位”统指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。 对应不同性质的物料又有以下的定义： 液位指设备和容器中液体介质表面的高低。 料位指设备和容器中所储存的块状、颗粒或固体物料的 堆积高度。 界位指相界面位置。容器中两种互不相溶的液体，因其重 度不同而形成分界面，为液-液相界面；容器中互不相溶 的液体和固体之间的分界面，为液-固之间的相界面。液液、液-固相界面的位置简称界面。 物位是液位、料位、界位的总称。对物位进行测量、指示 和控制的仪表，称为物位检测仪表。
15 3 22.5MPa
2
若选择测量范围为0～25MPa、准确度等级为0.5级,这 时允许的最大绝对误差为
20 0.5% 0.125MPa
由于变送器的测量范围为0～25MPa，输出信号范围 为0～10mA,故压力为12MPa时,输出电流信号为
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
F D 2 g H 4
（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
（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
物位检测仪表自动化仪表知识介绍
市场竞争加剧
随着市场的不断发展，越来越多的企业将进入物位检测仪表和自动 化仪表领域，市场竞争将越来越激烈。
品牌影响力成为竞争关键
品牌影响力、技术创新能力和产品质量将成为企业在市场竞争中的 关键因素。
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浮力式物位计
电容式物位计
利用浮力原理，通过测量浮子高度或重量 变化来检测物料位置。
利用电容器原理，通过测量物料对电容器 极板间电场的影响来计算物料位置。
物位检测仪表的应用场景
石油化工
食品制药
环保水处理
用于检测油罐、反应器、 储罐等设备中的液位高
度。用于检测原料、半成品、源自成品等物料的位置或高度。用于检测污水、废水、 饮用水等的水位高度。
物位检测仪表自动化仪表知识介绍
目 录
• 物位检测仪表基础知识 • 自动化仪表基础知识 • 物位检测仪表与自动化仪表的联系与区别 • 物位检测仪表与自动化仪表的发展趋势
01 物位检测仪表基础知识
物位检测仪表的定义与分类
定义
物位检测仪表是一种用于检测固 体、液体或气体物料位置或高度 的自动化仪表。
区别
功能侧重
物位检测仪表主要负责对物位的实时检测，如液位、料位 等，而自动化仪表更侧重于对温度、压力、流量等工艺参 数的自动调节和控制。
系统结构
物位检测仪表通常为独立的系统，只负责某一具体的检测 任务，而自动化仪表则通常集成于更复杂的自动化系统中 ，与其他设备协同工作。
数据处理方式
物位检测仪表通常只对数据进行简单的阈值判断或趋势分 析，而自动化仪表则需要进行更复杂的计算和控制策略。
03 物位检测仪表与自动化仪 表的联系与区别
联系
随着市场的不断发展，越来越多的企业将进入物位检测仪表和自动 化仪表领域，市场竞争将越来越激烈。
品牌影响力成为竞争关键
品牌影响力、技术创新能力和产品质量将成为企业在市场竞争中的 关键因素。
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浮力式物位计
电容式物位计
利用浮力原理，通过测量浮子高度或重量 变化来检测物料位置。
利用电容器原理，通过测量物料对电容器 极板间电场的影响来计算物料位置。
物位检测仪表的应用场景
石油化工
食品制药
环保水处理
用于检测油罐、反应器、 储罐等设备中的液位高
度。用于检测原料、半成品、源自成品等物料的位置或高度。用于检测污水、废水、 饮用水等的水位高度。
物位检测仪表自动化仪表知识介绍
目 录
• 物位检测仪表基础知识 • 自动化仪表基础知识 • 物位检测仪表与自动化仪表的联系与区别 • 物位检测仪表与自动化仪表的发展趋势
01 物位检测仪表基础知识
物位检测仪表的定义与分类
定义
物位检测仪表是一种用于检测固 体、液体或气体物料位置或高度 的自动化仪表。
区别
功能侧重
物位检测仪表主要负责对物位的实时检测，如液位、料位 等，而自动化仪表更侧重于对温度、压力、流量等工艺参 数的自动调节和控制。
系统结构
物位检测仪表通常为独立的系统，只负责某一具体的检测 任务，而自动化仪表则通常集成于更复杂的自动化系统中 ，与其他设备协同工作。
数据处理方式
物位检测仪表通常只对数据进行简单的阈值判断或趋势分 析，而自动化仪表则需要进行更复杂的计算和控制策略。
03 物位检测仪表与自动化仪 表的联系与区别
联系
仪表基础知识——液位检测及仪表
3.液位检测及仪表在容器或工业设备中液体介质的高度叫液位；固体粉末或颗粒状物质的堆积高度叫料位；液体－液体或液体－固体的分界面叫界面。
液位、料位和界面的测量统称为物位测量。
液位，料位和界面的测量仪表分别称为液位计，料位计和界面计，统称为物位计。
3.1物位检测仪表的分类物位测量的目的在于正确地知道容器或工业设备中所储藏物质的容量或质量。
为了满足生产过程中各种条件和要求，测量物位的仪表种类很多。
而且随着科技的进步，还会不断产生新的检测方法和检测仪表。
按工作原理的不同，物位仪表主要有以下几种类型：（1）直读式物位仪表。
利用连通管原理制成。
这类仪表中主要有玻璃管液位计、玻璃板液位计等。
（2）浮力式物位仪表。
应用浮力原理制成。
液位测量仪表是对漂浮在液体上的浮子高度的测量或对浸没在液体中的浮子所受浮力的测量。
前者称为恒浮力法，后者称为变浮力法。
（3）差压式物位仪表。
它是利用物位的变化对某定点所产生的压力也发生变化的原理进行物位测量。
可以分为静压力式物位仪表和差压式物位仪表两种。
（4）电磁式物位仪表。
将物位的变化转换成电量的变化，通过测量这些电量的变化来测知物位。
（5）核辐射式物位仪表。
核辐射线透过物料时，其强度会随着介质层厚度而变化，利用这一特性实现物位的测量。
（6）声波式物位仪表。
物位的变化会引起声阻抗的变化，因此声波的遮断和声波反射距离也会不同，测出这些变化就可以测知物位。
（7）光学式物位仪表。
利用物位对光波的遮断和反射原理工作的物位仪表。
3.2 浮力式液位计浮力式液位计是利用浮力原理测量液位的，根据浮子所受浮力的不同又分为恒浮力式液位计和变浮力式液位计两种。
1.恒浮力式液位计恒浮力式液位计是利用被测介质对浮子的浮力不随液位的变化而变化的原理工作的。
根据恒浮力的原理，结合生产的不同需要，有浮球液位计，磁浮子液位计及浮子钢带液位计等。
浮球液位计有内浮式和外浮式之分。
内浮式是将浮球直接安装于容器内部，而外浮式是在容器外安装一个与容器连通的浮球室进行测量。
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。
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二、差压式液位变送器
工作原理： 将差压变送器的正压室接储罐的液相，负压室接储罐的气 相，此时，差压变送器正、负压室所测得压差与液位高度 成正比，即△P＝ ρ×g×h。差压式液位变送器正是利用 容器内的液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原 理而工作的。 2. 当被测容器是敞口的，气相压力为大气压时，只需将差压 变送器的负压室通大气即可。此时可用压力变送器代替差 压变送器。投入式液位计就是这样工作的，若不需要远传 信号，也可以在容器底部安装压力表就地指示。 3. 零点迁移问题 a) 在使用差压变送器测量液位时，一般来说，其压差△P 与液位高度h之间有△P= ρ×g×h正比关系；当h=0时， 作用在正、负压室的压力是相等的，这就属于“无迁 移”的情况。 1.
一． 概述 二． 差压式液位变送器 三． 雷达液位计、超声
波液位计
一、概
1.
述
2.
在容器中液体介质的高低称为液位，容器中固体或颗粒 状物质的堆积高度称为料位。测量液位的仪表称为液位 计，测量料位的仪表称为料位计，而测量料中密度不同 介质的分界面的仪表称为界面表。上述三种仪表统称为 物位仪表。 物位测量的意义：获知储罐物质的的体积或质量的多少； 确保液位在工艺要求的高度； 确保安全生产； 通过液位的准确测量，可作记录表使用
b.
5. 差压是变送器的一般故障 a. 如果变送器负压室膜片损坏或引压管堵塞，测量值 （偏大）。 b. 如果变送器正压室膜片损坏或引压管堵塞，测量值 （偏小）。 c. 双法兰式变送器安装后，不进行零点调试，测量值 （偏小）。 d. 被测介质的密度由于温度升高而变小，测量值比实际 液位（偏低）。 e. 被测介质的密度由于温度降低而变大，测量值比实际 液位（偏高）。 6. 差压式液位变送器练习题：4-1①②、4-2、4-3、4-4、 4-7、4-12、4-13、4-14、4-15、4-16、4-17
b. 正迁移以4~16习题为例。 c. 负迁移以4-17习题为例。
d. 迁移同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量范围
的平移，它不变量程的大小。以4-12习题为例。
4. 用法兰式差压变送器测量液位
a. 此仪表在膜盒，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，并使被测介质不进入毛细 管与变送器，以免堵塞。其目的是为了解决测量具有 腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大、以凝固等液体液 位时，引压管线被腐蚀，被堵塞的问题。 单法兰式用于测量（敞口容器）液位，双法兰式用于 测量（密封容器）液位。
7. 差压式液位变送器的计算
a. 已知一台差压变送器的测量位0~120kpa，用于测量密度为 1.727kg/cm3 的四氯化钛液位，则二次仪表的量程应为多少？ 解：单位转算：ρ＝1.727 kg/cm3 ＝1.727 ×103/m3 g＝9.8牛顿/kg 1牛顿＝1pa/m2 根据△P＝ρ×g×h 则h＝△P/ρg ∴h＝（120×1000）/（1.727×1000×9.8）＝7.09m 拟定测量四氯化钛密度为1.727kg/cm3 储罐液位的测量范围为 0~6m。则室内应将变送器的量程调试为多少？ 解： 根据△P＝ρ×g×h ∴ △P＝1.727×9.8×6≈101.5kpa 已知四氯化钛储罐测量范围为0~7.09m。变送器量程为0~120kpa， 当液位显示为3.5m时，变送器显示压差值为多少？ 解： 设压差值为△P，则应有120/7.09＝ △P/5 ∴ △P＝120×5÷7.09≈84.63kpa 设输出电流为x，则应有（20－4）/7.09＝（x－4）/3.5 ∴ x＝（16×3.5＋7.09×4）÷7.09≈11.89mA
2.
3.
4.
5. 6. 7.
参数设定 最小调整：即空仓时，最低液位到雷达液位计法兰之间的 距离。 最大调整：即满仓时，最高液位到雷达液位计法兰之间的 距离。 雷达液位计练习题：4-57、4-58、4-60、4-63 超声波液位计练习题：4-67、4-68、4-69 雷达液位计与超声波液位计的异同点 相同点：测量原理相同， 非接触式测量， 均可测液位、粉末、固体颗粒， 均可测腐蚀性、高粘度、有毒介质， 均可不带料调试， 均采用二线制测量方式。
b.
c.
三、雷达液位计、超声波液位计
1. 工作原理： 雷达液位计采用高频振荡器作为微波发生器，发生器产生 的微波永波倒挂将他引到辐射天线，并向下射出。当微波 遇到被测液面时，部份被吸收，部份被反射回来。通过测 量发射波和反射波的运行时间差或频率差，运行时间差和 频率差与探头到被测介质表面的距离成正比。 雷达液位计安装要求： 波束中心轴与储罐壁至少大于500mm，避免波速发射到 器壁发生折射。 雷达液位计应该垂直对准介质表面。 如果容器底部是锥形的，安装位置应在顶部中央，这样才 能对准容器底部最低点；如果顶部是球形或拱形的，应安 装在1/2半径处，这样可以避免多重虑假回波。 雷达液位计的特点是：可以不带料设定（标定），另外是 习题4-57
不同点 波形 频率 量程
雷达液位计 雷达微波 5~10GHz 0~20m
超声波液位计 声波 35~70mm
有
最高误差
测量基准点
±3mm
从法兰处
±4m
探头顶部