伺服液位计的测量原理 ppt
第八章液位测量ppt课件
②光纤光路部分 由光源，等强度分束器，光纤和光电检测器组
成。 两组光纤分别安装在齿盘上下两边，每当齿盘
转过一个齿，上下光纤光路就被切断一次，各 自产生一个相应的光脉冲信号。由于对两组光 纤的相对位置作了特别的安排，从而使得两组 光纤光路产生的光脉冲信号在时间上有一很小 的相位差。 通常，导先的脉冲信号用作可逆计数器的加、 减指令信号，而另一光纤光路的脉冲信号用作 计数信号。
2024年8月3日10时53分
1
8.1 差压式液位测量法
1.液位测量
3）测量方法的选择: 选择合适的测量方 法不仅要求能够获得最大信号量，同时还 应该考虑信号传送过程对被测液体安全性 等方面的影响(如电源、光辐射可能加热 低温液体或引爆易燃液体等)，考虑被测 液体对敏感元件的污染、腐蚀以及所需仪 表的成本、用户的使用条件等具体情况。
1 s g L 2 S g H
采用保温措施，ρ1=ρ2=ρw,那么有
p w s gL H
即得:
H
L
w
1
s
g
p
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8.1 差压式液位测量法
3.用差压式液位计测量锅炉汽包水位
2）误差分析 汽包压力p的影响: 汽包压力p上升,(pw-ps)下降,下降.
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8.3 电阻式液位测量法
1.电接点液位计
结构：测量筒，电接点，指示灯，电源。 工作原理：利用物质液态和气态的电阻率
相差悬殊的特性指示液位，原理图如下： 8-3-1 特点：不受被测液体的压力、温度、密
度的影响，非连续测量。 应用：锅炉、太阳能热水器等。
2024年8月3日10时53分
液位测量原理及其方法.ppt
gHmax 1200 9.8 0.95 11172 ( Pa)
根据差压变送器的量程系列，可选16kPa的量程。 当H=0时
p 1 gH0 950 9.8 1.8 16758 ( Pa)
差压变送器需要进行负迁移，负迁移量为16.758kPa。
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例2：有两种密度分别为ρ1=0.8g/cm3，ρ2=1.1g/cm3的液体置于闭口容器中， 它们的界面经常发生变化。试考虑能否利用差压变送器来连续测量其界面， 若可以利用差压变送器来测量，试问： （1）仪表的量程如何选择； （2）迁移量是多少？ 解：可以利用差压变送器来连续测量其界面，如右图。 因ρ2密度比较高，所以用采用法兰液面计测量ρ1、 ρ2的界位。液位计毛细管内充有硅油，其密度为 =0.95g/cm3。 （1）仪表的量程是指当界位由最低升到最高时， 液面计上所增加的压力。故量程为
所以仪表的迁移量
p p p (h3 h2 ) 1 g h4 2 g (h2 h3 h4 ) 0 g
p 0, 则为正迁移，迁移量为 p; p 0, 则无迁移； p 0, 则为负迁移，迁移量为 p
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超声波法
超声波液位计利用波在介质中的传播特性。 因此， 在容器底部或顶部安装超声波发射器和接收器，发射 出的超声波在相界面被反射。并由接收器接收，测出 超声波从发射到接收的时间差，便可测出液位高低。
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磁翻转液位计
磁翻转液位计结构牢固、工作可靠、显示醒目。 由于被测液体被完全密封，使用磁耦合传动，因而可以测量高温、 高压及不透明的粘性液体，如原油、污水等。 缺点是经长期使用后，磁钢磁性退化，翻板轴磨损易造成指示错 误．故应定期检查与校正。
油罐伺服液位计工作原理
油罐伺服液位计工作原理
哎呀呀，啥是油罐伺服液位计呀？这名字听起来可真够复杂的！不过没关系，让我这个好奇的小学生来好好研究研究，给您讲讲它的工作原理。
想象一下，油罐就像一个超级大的肚子，里面装着好多好多的油。
那我们怎么才能知道这肚子里的油到底有多少呢？这时候油罐伺服液位计就派上用场啦！
它就像是油罐肚子里的一个聪明小精灵。
这个小精灵有一根长长的“魔法棒”，其实就是测量杆。
这测量杆可厉害了，它能伸进油罐里，探测油的深度和位置。
你可能会问啦，它怎么探测呀？嘿嘿，它的探测头就像我们的眼睛一样，能敏锐地感觉到油面的变化。
当油面上升或者下降的时候，这个小精灵就能迅速地察觉到。
就好像我们在玩跳棋，棋子的位置变了，我们一下子就能看到。
油罐伺服液位计也是这样，它能时时刻刻关注着油面的动静。
它工作的时候可认真啦！不像我们有时候做作业还会开小差。
它不断地把探测到的信息传递给外面的“大脑”，这个“大脑”就能计算出油罐里到底有多少油。
你说神奇不神奇？这要是没有它，人们怎么能准确地知道油罐里的油够不够用呢？
我觉得呀，油罐伺服液位计就像是我们的好帮手，默默地为我们服务，让我们的生活更方便。
要是没有它，说不定会出现好多麻烦事儿呢！
总之，油罐伺服液位计通过它神奇的测量杆和聪明的“大脑”，为我们准确地测量出油罐里的油量，真的太厉害啦！。
五种液位计原理
五种液位计工作原理一、伺服液位计伺服式液位计基于浮力平衡的原理，由微伺服电动机驱动体积较小的浮子，能精确地测出液位等参数。
如图1所示，浮子用测量钢丝悬挂在仪表外壳内，而测量钢丝缠绕在精密加工过的外轮鼓上；外磁铁被固定在外轮鼓内，并与固定在内轮鼓的内磁铁耦合在一起。
当液位计工作时，浮子作用于细钢丝上的重力在外轮鼓的磁铁上产生力矩，从而引起磁通量的变化。
轮鼓组件间的磁通量变化导致内磁铁上的电磁传感器（霍尔元件）的输出电压信号发生变化。
其电压值与储存于CPU中的参考电压相比较。
当浮子的位置平衡时，其差值为零。
当被测介质液位变化时,使得浮子浮力发生改变。
其结果是磁耦力矩被改变，使得带有温度补偿的霍尔元件的输出电压发生变化。
该电压值与CPU中的参考电压的差值驱动伺服电动机转动，调整浮子上下移动重新达到平衡点。
整个系统构成了一个闭环反馈回路（如图1所示），其精确度可达±0.7mm,而且，其自身带有的挂料补偿功能，能够补偿由于钢丝或浮子上附着被测介质导致的钢丝张力的改变。
伺服液位计系统构成重量信号浮子位置、数据电动机驱动信号浮子超声波液位计的工作原理是由换能器（探头）发出高频超声波脉冲遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。
超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与换能器到被测介质表面的距离成正比。
超声波液位计此距离值S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示：S=CxT∕2o由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重迭，无法识别，不能测量其距离值。
这个区域称为测量盲区。
盲区的大小与超声波物位计的型号有关。
超声波物位计特点超声波物位计由于采用了先进的微处理器和独特的EChoDiSCOVery回波处理技术，超声波物位计可以应用于各种复杂工况。
换能器内置温度传感器，可实现测量值的温度补偿。
超声波换能器采用最佳声学匹配之专利技术，使其发射功率能更有效地辐射出去，提高信号强度，从而实现准确测量。
伺服液位计
例如: 50mm 浮子 70mm 浮子 110mm 浮子
@0.7mm @0.4mm @0Customer
17.09.2007 仪表与装置专业委员会 Slide 9
2007-10-9 常用储罐液位计原理及应用 – 伺服液位计
基本原理 - 工作原理
基本原理 产品介绍 产品应用 安装要求 罐旁指示仪 系统连接
F BW
DW
力传感器
伺服
控制单元
机构
当F> 208g
放下浮子
当F< 208g
提起浮子
Classification: Customer
17.09.2007 仪表与装置专业委员会 Slide 6
Q 标准浮子重量：
DW = 223g
Q 控制浮子浸入1 mm， 浮力： F = 15g
2007-10-9 常用储罐液位计原理及应用 – 伺服液位计
2007-10-9 常用储罐液位计原理及应用 – 伺服液位计
产品应用–证书
基本原理 产品介绍 产品应用 安装要求 罐旁指示仪 系统连接
防爆认证
ATEX (EU) TIIS (Japan) FM (USA) CSA (Canada) KISCO (Korea) Gost (Russia) NEPSI (China) And more…
例子： • 浮子重量 = 250 g • 平衡体积 = 70 ml • 浮子直径 = 50 mm • 介质密度 = 0.8 g/ml
平衡重量 = 浮子重量 – 平衡体积 * 介质密度 = 250(g) – 70(ml) * 0.8(g/ml) = 194(g)
1mm液位引起的重量变化 = 浮子截面积 * 液位变化 * 介质密度 = 3.14 * 2.5 * 2.5(cm2) * 1/10(cm) * 0.8(g/ml) = 1.57(g)
E+H伺服液位计培训课件
NMS5与NMT53x、PMD235、 NRF560之间的HART通信电缆采用屏 Power AC/DC 蔽双绞线，屏蔽层在NMS5侧单端接 2 wire 地。
Average Temperature
Servo
Promonitor
Power AC/DC
NMS5x到控制室通信接口的通信 总线电缆采用屏蔽双绞线，屏蔽 层在控制室侧单端接地，总线支 路的屏蔽层必须与主干线的屏蔽 层联通。
刺。
通过抛光或图层来防止导波管内表面生锈。 尽可能的使导波管垂直。
把不对称导波管安装在阀门下，并对准proservo
和阀门的中心。
设臵不对称导波管下部的中心，使其对准浮子运
动方向。
导波管安装要求
法兰水平（与水平面夹角<±1°）。
表头与油罐直径方向垂直（特别安装在外浮顶罐上时）。
导波管直径至少DN100以上，推荐DN150，内壁光滑无毛刺，
轮鼓 霍尔传感器 磁耦合
Weight signal
重量信号
浮子 位置 信号
齿轮 测量钢丝
CPU
编码器 浮子
+D -D
伺服电机
电机 驱动 信号
重量的变化，造成位移的变化， 从而改变霍尔元件的输出。
位移 输出 内磁体
Ｎ
轮鼓
霍尔元件 (共5对)
Ｓ
浮子 外磁体
位移 ( + ) （假设: 内磁体不动）
定义： 平衡体积：浮子体积的一半。 平衡浮力：只有平衡体积浸入液体中时所 的浮力。 平衡重量：浮子受到平衡浮力时对钢丝的 力。
拉力=浮子重量-浮力 平衡重量=浮子重量-平衡体积*密度 Balance Weight = Displacer Weight – Balance Volume*Density
常用液位计简介PPT课件
C=2πεL/ln(D/d)=kL
可见当将电容传感器插入 被测介质中，电极浸入介质中的深 度随物位高低而变化，电极间介质 的升降，必然改变两极板间的电容 量，从而可以测出物位。
电容式液位计外壁或电 极容易受到被测介质 挂壁、蒸汽、 介质成分变化的干扰，维护量较大，
刘目玉前长应用逐渐减少. 。
圆筒形电容器 1-内电极；2-外电极
投入式液位计一般安装于常 压储罐顶部，用于检测罐内液位。
刘玉长
.
8
差压式液位变送器
差压式液位变送 器一般用于封闭储罐液位 测量，差压变压器的正压 室仍与容器的下部取压点 相连，低压室则与容器的 密闭空间相连通。通过测 量容器两个不同点处的压 力差来计算容器内物体液 位（差压）。
刘玉长 .
(a) 差压变送器的安装
刘玉长
.
2
浮力式液位计
浮子式液位计
浮子式液位计是恒浮力式液位计。 它是在液体中放置一个浮子，也称浮标， 可随液面变化而自由浮动。
浮子随液面的升降，通过绳索和滑 轮带动指针，便指示出液位数值。如果 把滑轮的转角和绳索的位移，经过机械 传动后转化为电阻或电感等变化，就可 以进行液位的远传、指示记录液位值。
在于雷达发射的高频脉冲不
是通过空间传播，而是沿一
根(或两根)从罐顶伸入直达
罐底的导波体传导。导波体
可以是金属杆或柔性金属缆
刘绳玉。长
.15检测原理来自核辐射液位计核辐射强度随穿透物质厚度H而变的规律为
I=I0e- μ H (朗伯-比尔定律) 式中，I、I0 —射线透过介质后与射入介质前的强度；
μ —介质对射线的吸收系数。 当放射源强度、被测介质一定时，则介质厚度H与射线 强度I的关系为:
《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
伺服液位计测量原理
伺服液位计测量原理854 XTG伺服液位计：基于阿基米德原理，测量浮子处于被测液体的表面，测量浮子的底部通常沉入液面1 ~2mm。
此时，测量浮子受到其本身的重力和液体的浮力（阿基米德浮力原理），在测量钢丝上则表现为测量浮子所受重力和浮力之合力，即测量钢丝上的张力。
当液位静止时，测量浮子处于相对静止状态。
此时，测量钢丝、测量鼓及力传感器以杠杆滑轮原理构成力平衡，工厂给定静止状态下测量钢丝上的张力为208g，力传感器不断地检测到平衡张力为208g之对应频率。
当液位下降时，测量浮子所受浮力减小，则测量钢丝上的张力增加，张力的改变立即传达至力传感器的张力丝上，使其拉紧，检震器检测到张力丝上的频率增加，伺服控制器随即发出命令，令伺服电机带动测量鼓逆时针转动，伺服电机以0.05mm的步幅放下测量钢丝，测量浮子不断地跟踪液位下降的同时，计数器记录了伺服电机的转动步数，并自动地计算出测量浮子的位移量，即液位的变化量。
当液位上升时，这个过程相反。
油水界面的测量，只要将平衡张力改为120g，测量浮子则会自动地穿过油层到达油水界面，通过测量浮子的位移量，即可算出水位的高度。
在测量液位的基础上，通过使用高精度的力传感器、独特的算法和经过标定的密度测量浮子，可以进一步测量产品的密度。
854XTG伺服液位计可以测量产品液位以下10个点的密度，通过平均计算可以获得产品的伺服密度和10个点的密度分布信息。
使用伺服密度测量技术，避免了使用压力变送器需要不断标定的烦恼，可以常年保持高精度。
Enraf公司集合了现代高精度伺服技术和数字处理技术，在原有伺服液位计技术的基础上开发的第6代854系列伺服液位计，投放市场近25年，展现了它高度的可靠性能和全面的测量功能，得到了用户的充分认可。
E+H伺服液位计培训教材PPT精选文档
Slide 16
01/14/2011 Slide 17
带导波管安装
导波管直径要求 导波管能保护测 量钢丝，但不影 响其测量，导波 管直径视管高而 定，可以上下相 同，也可以上小 下大。
注：应用于带压 罐上时必须使用 阀门。
注：安装于不对称 导波管，罐顶上时 必须必须依据图示 安装
(Calendar)
ALARM CONTACT
(Alarm Message)
DIAGNOSTIC (Erroneous
CO
Message)
ACCESS CODE
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操作 矩阵设置
静态矩阵参数设置（ Static Matrix G0 Settings）
上层介质密度（ Upper Density 005 ）
01/14/2011 Slide 24
当防爆认证是EEx d(ia)，与其它本安HART仪表（如NMT539）连 接时，只允许使用电缆入口C 。
请核实伺服液位计的型号是否带Pt100输入功能？错误的连接设
备到24、25和26接线端子，将会造成不可修复的硬件损坏！！！
01/14/2011 Slide 25
Level
Displacer
01/14/2011 Slide 13
工作原理
液位变化-Liquid surface change “浮子重量”变化-Displacer Buoyancy change : Displacer
weight change 轮毂转动Drum rotation: Shift of magnetic position 磁通量变化Hall elements detect magnetic flux change 重量信号变化-Weight signal changed 计算重量值-CPU calculates displacer weight value 驱动马达找到新液面-CPU controls motor to balance displacer
4.854伺服液位计结构原理
伺服液位计调试
• 854ATG 液位测量精度 ：≤ ± 0.4mm 灵敏度 ：± 0.1mm • 854XTG 液位测量精度 ：≤ ± 1mm • 灵敏度 ：± 0.1mm
2 Document control number Honeywell Proprietary
854系列伺服液位计
测量原理
磁鼓 力传感器
伺服机构
一般伺服液位计
（模拟方式、采 用霍尔元件）
22 Document control number
浮子
Enraf伺服液位计 （完全数字化）
Honeywell Proprietary
854ATG液位计安装的电气要求
• 在 854 XTG 上方的接线端子室分为蓝色本安（Intrinsically safe part）和 非本安两部份（Non-intrinsically safe part），电缆入口为3/4” NPT。 • 注意：220～交流电源线只能由如图左侧的非本安电缆入口进入
F = 15g
19 Document control number Honeywell Proprietary
854ATG伺服液位计工作原理
• 吊浮子的钢丝缠绕在磁鼓表 面的槽中 • 马达单元安装在磁鼓的轴上 • 马达单元将力距传递到力传 感器 • 力传感器将力距转变成频率 信号 • SPU（伺服处理单元）从力传 感器接收频率，通过马达控 制浮子的位置
5 Document control number Honeywell Proprietary
防雷保护
6 Document control number Honeywell Proprietary
enraf 伺服液位计
enraf 伺服液位计enraf, 液位计, 伺服恩拉福854ATG伺服液位计在石化产品储罐上的应用前言：恩拉福公司的伺服液位计是进入中国较早的高精度液位检测仪表，在客户的使用中得到好评。
在中原乙烯的一期工程原料产品罐区的建设中使用了35台854ATG伺服液位计，虽然中间出现过一些问题，但总的来说对这些伺服液位计的评价远远高于其它品牌的液位计。
由于采用了特殊的测量原理，所以在仪表对大高度测量，以及界面和密度的检测上有其它种类仪表不能比拟的良好性能。
通过多年的使用，现在就使用中应该注意的事项和一些问题的处理过程同大家进行一下交流。
测量的基本原理伺服液位计的测量原理如图所示：由力传感器检测浮子上浮力的变化。
浮子由缠绕在带有槽的测量磁鼓上的结实柔软的测量钢丝吊着。
磁鼓通过磁耦合与步进马达相连接。
浮子的实际重量由力传感器来测量。
力传感器测得的浮子重量与预先设定的浮子重量比较。
如果测量值和设定值之间存在偏差，先进的软件控制模块就会调整步进马达的位置，使浮子向下或向上移动，最终在力达到平衡的时候伺服电机停止转动。
1.1.1 液位测量产品液位的变化引起浮子浸没深度的变化，浮子所受的浮力同时也变化，浮力的变化被力传感器检测到。
测量值和设定值之间的的偏差引起步进马达位置的变化，升高和降低浮子的位置，直到测量值和设定值相等为止。
为了避免振动，软件还可以调整滞后作用和积分时间。
这样可以得到比较稳定和精确的平均液位。
步进马达每旋转一周大约使浮子上下移动10mm。
每旋转一周被分成200步，因此每步相当于0.05mm。
这直接决定了马达的分辨率。
同时不停地检测步进马达的位置。
这是通过安装在马达轴上的独特的码盘来实现的。
1.1.2 两种产品间的界面测量两种产品间的界面是通过向液位计发命令来实现的。
当你的设定点（一个浮子减浮力的一部分的值）等于浮子在两种液体受到的浮力的平均值的重量的时候，仪表就可以检测界面的位置。
在这一点上要优于浮筒和差压（浮筒和差压受温度压力以及组分的干扰影响误差很大）。
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浮子
外磁体
-
（假设: 内磁体不动）
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测量原理 – 浮力的测量
向电机发送 上升指令
开始 WCurr=WB?
向电机发送 下降指令
例子： • 浮子重量 = 250 g • 平衡体积 = 70 ml • 浮子直径 = 50 mm • 介质密度 = 0.8 g/ml
平衡重量 = 浮子重量 – 平衡体积 * 介质密度 = 250(g) – 70(ml) * 0.8(g/ml) = 194(g)
内磁铁
电气部分
驱动马达
蒸汽
-
3
测量原理 – 霍尔元件
• 磁通量的不同， 霍尔元件产生不 同的电压。
N
N
霍尔 元件
霍尔 元件
S
S
产生的
产生的
电压
电压
-
4
V1
V2
测量原理 – 霍尔元件
• 重量的变化，造
成位移的变化，
位移
从而改变霍尔元
件的输输出 出。
内磁体
Ｎ
Ｓ
轮鼓
霍尔元件 (共5对)
位移 ( + )
Profiling throughout tank
-
8
伺服液位计一般测量精度
• 液位,三种介质的两个界面, 密度,罐底,温度
– 液位.....±0.7 mm
– 界面.....±2.7 mm
– 密度.....±0.005 g/cm3
– 罐底.....±2.1 mm
– 温度.....±0.1°C
-
9
浮子式液位计（一）-高精度伺服液位计 0.5mm
• 高精度伺服液位计精度高用于 贸易.
-
1
测量原理 – 伺服工作原理
轮鼓
霍尔传感器
测量钢丝
齿轮
磁耦合
Weight signal
重量信号
浮子
位置
信号
CPU
浮子
+D
-D
-
编码器 伺服电机
电机 驱动 信号
2
测量原理 – 内部结构示意图
磁鼓盖
磁鼓罩
钢丝
外磁铁
WCurr : 当前重量测量值 WB : 平衡重量
1mm液位引起的重量变化 = 浮子截面积 * 液位变化 * 介质密度 = 3.14 * 2.5 * 2.5(cm2) * 1/10(cm) * 0.8(g/ml) = 1.57(g)
-
6
测量原理 – 液位测量
Wire drum
Ullage Level
-
7
测量原理 – 密度梯度
2 个类型的功能 罐的梯度 （到罐底）
界面梯度 （到上界面）
Profiling upper liquid layer
Selectable, 2-16 measuring points Average Density calculated & displayed Indication of all measured position Acquire average Temp. at profiling Remote operation & verification on V1 & Rackbus (Enraf BPM pending)
Ullage Level
Tank height
Level
Level=Tank height –
ullage level
= Wire length
= Wire drum rotation Displacer
Resolution =300mm/7200
stepping
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
motor pulse
=0.042mm/pulse