物位检测仪表PPT课件
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❖ 问（1）差压变送器的零点要进行 正迁移还是负迁移？
❖ （2）变送器的量程应选择多大？ ❖ （3）零点迁移后测量上、下限各
是多少？
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✓ 解： P1 = (h+h1)ρ1g P2 = h2ρ2g ΔP = P1-P2 = h ρ1g-(h2 ρ2g-h1 ρ1g) = h ρ1g+Z0
（1）零点负迁移（最低液位处，h=0) Z0=-(2×900 -0.05 ×800)×10/103 =-17.6kPa （2）变送器的量程
第五章 物位与厚度检测仪表
5.1 浮力式液位计 5.2 差压式液位计 5.3 电容式物位计 5.4 雷达物位计 5.5 厚度检测
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5.1 浮子式液位计
• 原理：在液体中放置一个浮子，浮子随液面变 化而自由浮动，借此测量液位。F浮不变。
(a)浮子式(敞口容器)
(b)浮子式(密闭容器)
(c)浮球式
1-浮子，2-磁铁，3-铁心, 4-导轮，5-非导磁管，6-浮球，7-连杆，8-转动轴, 9重锤，10-杠杆
➢ 由于Z0的存在，变送器输出信号不能正确反 应液位的高低（h=0 时ΔP= Z0 ）。变送器正常 使用要求是：当液位0→H，输出电流
4~20mADC，所以必须设法抵消Z0的影响。
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零点迁移的原因
当变送器安装位置固定， Z0固定，将变送器零 点沿P的坐标方向迁移Z0，从而使变送器可满足正 常使用的要求。
室所受压力p1，p2分别为：
p1p0hgh 1 0g p 2 p 0h 2 h 1 0 g
• 差压变送器输入信号为： p p 1 p 2 hg h 20 g
• 由上式可知，当h=0时，△p=-h2ρ0g<0，所以，应进行负 迁移，其迁移量应为h2ρ0g。
• 当差压变送器安装的高度改变时，只要两个取压法兰间的尺 寸h2不变，其迁移量是不变的。
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浮球式液位控制器
2 1
3 4
1— 浮 球 ； 2、 3— 磁 钢 ； 4— 电 触 点
配合电磁阀门执行机构，可实现 阀门的自动启停，进行液位的自 动控制。
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磁翻转浮标液位计
N
SN
SN
SN
SN S S
N
S N
N
SN
SN
S
N
S
N
S SN N
S N
S
N S
为克服玻璃管浮标液位计易碎问题，在浮标上设置永久磁 铁1，安装在非导磁不锈钢导筒内，它随导筒内的液位升降， 借助于磁耦合作用，使导管外翻转箱内的红白相间的翻板 或翻球2依次翻转有液体的位置红色朝外，无液体的位置白 色朝外，因此红色就是液位所在，液位高度由标尺显示。
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5.2 差压式液位计
• 原理：容器内液位变化时，液柱产生的静压 也相应变化。差压计测得的差压与液位高度成 正比。常用来测量敞口容器和密封容器的液位 。
5.2.1 敞口容器的液位检测 5.2.2 密闭容器的液位检测
5.2.3 法兰式差压变送器
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5.2.1 敞口容器的液位检测
(1) 利用压力传感器（或压力表）直接测量
1 H 3
1—容 器 ；
2—压 力 传 感 器 ；
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3—液 位 零 面 ； 4—导 压 管
4
压力传感器测量液位（静压）原理图
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Biblioteka Baidu
➢ 差压计(DDZ-Ⅲ)两侧压力：
P1=hρg+(h1+h2) ρg
P2=0 (表压)
压差ΔP为：
ΔP=P1-P2=hρg+(h1+h2)ρg=h ρg+Z0
Z0—零点迁移量，Z0= (h1+h2)ρg
零点迁移分类
零点正迁移、零点负迁移
零点迁移实质 正负迁移实质是通过改变变送器的零点；同时改
变量程上下限，而不改变量程的大小。
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5.2.2 密闭容器的液位检测
密闭容器液位测量
(a) 差压变送器的安装；(b) 零点负迁移坐标图
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➢ 气相连通管内充以高度为h3的隔离液，一般取隔离 液密度ρ2＞被测液密度ρ1，差压变送器两侧压力： P1=(h+ h1+h2) ρ1g P2= h3 ρ2g
升高或降低时，问对测量有何影响？
P0
ρ0
ρ
H p0 + -_
h1 h2
图 法兰式差压变送器测液位
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• 解 变送器的测量范围应根据液位的最大变化范围来计算。
p m a H x g 3 9 9 0 .8 0 2 1P 6 2 a 4 .4 6 k 8 8 P 7
• 测量范围可选0~30kPa。 • 如图所示，当液位高度为h时，差压变送器正、负压
ΔP=P1-P2 =hρ1g-[h3ρ2 -(h1+h2)ρ1]g =h ρ1g+Z0
Z0—零点迁移量，Z0= - [h3ρ2 -(h1+h2)ρ1]g ➢ Z0为负迁移，即沿ΔP坐标的负方向移动Z0的位置
。
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• 用差压变送器测量密闭容器的液位。设被测液体的 密度ρ1=0.8g/m3，连通管内充满隔离液，其密度 ρ2=0.9g/m3；设液位变化范围为1250mm， h1=50mm，h2=2000mm。
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5.3 电容式物位计
5.3.1 检测原理 • 利用电容器间介质不
同时，电容量不同，可 测定液位、料位或不同 液体的分界面。 ▪ 电容物料传感器大多 是同轴的圆筒形电容器。
圆筒形电容器 1-内电极；2-外电极
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➢ 圆筒形 电容器的电 容量C为：
C 2L
ln(D/ d)
ε—极板间介质的介电系数， ε= ε 0εp
使用于有腐蚀性、含固体颗粒、 易结晶、易沉淀或粘度大的液体， 因为容易造成堵塞的场合。
法兰式差压变送器测量液位示意图
1-平法兰测头；2-毛细管； 3- 差压变送器；4-插入式法兰测头
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• 用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位，如 图所示。已知被测液位的变化范围为0~3m，被测 介质密度ρ=900kg/m3，毛细管内工作介质密度 ρ=950kg/m3。变送器的安装尺寸为h1=1m， h2=4m。求变送器的测量范围，并判断零件迁移方 向，计算迁移量。当法兰式差压变送器的安装位置
H ρ1g =1.25×800 ×10 /1000 =10kPa （3）零点迁移后测量上、下限为
-17.6～-7.6 kPa
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思考：请判断下面三种安装方式是否需要进行零 点迁移?应向何方向进行?
(a)
(b)
(c)
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5.2.3 法兰式差压变送器
▪原理：法兰测头是一不锈钢膜 盒，膜盒内充以硅油，用毛细 管引到差压变送器的测量室。
❖ （2）变送器的量程应选择多大？ ❖ （3）零点迁移后测量上、下限各
是多少？
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✓ 解： P1 = (h+h1)ρ1g P2 = h2ρ2g ΔP = P1-P2 = h ρ1g-(h2 ρ2g-h1 ρ1g) = h ρ1g+Z0
（1）零点负迁移（最低液位处，h=0) Z0=-(2×900 -0.05 ×800)×10/103 =-17.6kPa （2）变送器的量程
第五章 物位与厚度检测仪表
5.1 浮力式液位计 5.2 差压式液位计 5.3 电容式物位计 5.4 雷达物位计 5.5 厚度检测
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5.1 浮子式液位计
• 原理：在液体中放置一个浮子，浮子随液面变 化而自由浮动，借此测量液位。F浮不变。
(a)浮子式(敞口容器)
(b)浮子式(密闭容器)
(c)浮球式
1-浮子，2-磁铁，3-铁心, 4-导轮，5-非导磁管，6-浮球，7-连杆，8-转动轴, 9重锤，10-杠杆
➢ 由于Z0的存在，变送器输出信号不能正确反 应液位的高低（h=0 时ΔP= Z0 ）。变送器正常 使用要求是：当液位0→H，输出电流
4~20mADC，所以必须设法抵消Z0的影响。
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零点迁移的原因
当变送器安装位置固定， Z0固定，将变送器零 点沿P的坐标方向迁移Z0，从而使变送器可满足正 常使用的要求。
室所受压力p1，p2分别为：
p1p0hgh 1 0g p 2 p 0h 2 h 1 0 g
• 差压变送器输入信号为： p p 1 p 2 hg h 20 g
• 由上式可知，当h=0时，△p=-h2ρ0g<0，所以，应进行负 迁移，其迁移量应为h2ρ0g。
• 当差压变送器安装的高度改变时，只要两个取压法兰间的尺 寸h2不变，其迁移量是不变的。
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浮球式液位控制器
2 1
3 4
1— 浮 球 ； 2、 3— 磁 钢 ； 4— 电 触 点
配合电磁阀门执行机构，可实现 阀门的自动启停，进行液位的自 动控制。
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磁翻转浮标液位计
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S SN N
S N
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N S
为克服玻璃管浮标液位计易碎问题，在浮标上设置永久磁 铁1，安装在非导磁不锈钢导筒内，它随导筒内的液位升降， 借助于磁耦合作用，使导管外翻转箱内的红白相间的翻板 或翻球2依次翻转有液体的位置红色朝外，无液体的位置白 色朝外，因此红色就是液位所在，液位高度由标尺显示。
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5.2 差压式液位计
• 原理：容器内液位变化时，液柱产生的静压 也相应变化。差压计测得的差压与液位高度成 正比。常用来测量敞口容器和密封容器的液位 。
5.2.1 敞口容器的液位检测 5.2.2 密闭容器的液位检测
5.2.3 法兰式差压变送器
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5.2.1 敞口容器的液位检测
(1) 利用压力传感器（或压力表）直接测量
1 H 3
1—容 器 ；
2—压 力 传 感 器 ；
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3—液 位 零 面 ； 4—导 压 管
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压力传感器测量液位（静压）原理图
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➢ 差压计(DDZ-Ⅲ)两侧压力：
P1=hρg+(h1+h2) ρg
P2=0 (表压)
压差ΔP为：
ΔP=P1-P2=hρg+(h1+h2)ρg=h ρg+Z0
Z0—零点迁移量，Z0= (h1+h2)ρg
零点迁移分类
零点正迁移、零点负迁移
零点迁移实质 正负迁移实质是通过改变变送器的零点；同时改
变量程上下限，而不改变量程的大小。
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5.2.2 密闭容器的液位检测
密闭容器液位测量
(a) 差压变送器的安装；(b) 零点负迁移坐标图
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➢ 气相连通管内充以高度为h3的隔离液，一般取隔离 液密度ρ2＞被测液密度ρ1，差压变送器两侧压力： P1=(h+ h1+h2) ρ1g P2= h3 ρ2g
升高或降低时，问对测量有何影响？
P0
ρ0
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H p0 + -_
h1 h2
图 法兰式差压变送器测液位
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• 解 变送器的测量范围应根据液位的最大变化范围来计算。
p m a H x g 3 9 9 0 .8 0 2 1P 6 2 a 4 .4 6 k 8 8 P 7
• 测量范围可选0~30kPa。 • 如图所示，当液位高度为h时，差压变送器正、负压
ΔP=P1-P2 =hρ1g-[h3ρ2 -(h1+h2)ρ1]g =h ρ1g+Z0
Z0—零点迁移量，Z0= - [h3ρ2 -(h1+h2)ρ1]g ➢ Z0为负迁移，即沿ΔP坐标的负方向移动Z0的位置
。
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• 用差压变送器测量密闭容器的液位。设被测液体的 密度ρ1=0.8g/m3，连通管内充满隔离液，其密度 ρ2=0.9g/m3；设液位变化范围为1250mm， h1=50mm，h2=2000mm。
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5.3 电容式物位计
5.3.1 检测原理 • 利用电容器间介质不
同时，电容量不同，可 测定液位、料位或不同 液体的分界面。 ▪ 电容物料传感器大多 是同轴的圆筒形电容器。
圆筒形电容器 1-内电极；2-外电极
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➢ 圆筒形 电容器的电 容量C为：
C 2L
ln(D/ d)
ε—极板间介质的介电系数， ε= ε 0εp
使用于有腐蚀性、含固体颗粒、 易结晶、易沉淀或粘度大的液体， 因为容易造成堵塞的场合。
法兰式差压变送器测量液位示意图
1-平法兰测头；2-毛细管； 3- 差压变送器；4-插入式法兰测头
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• 用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位，如 图所示。已知被测液位的变化范围为0~3m，被测 介质密度ρ=900kg/m3，毛细管内工作介质密度 ρ=950kg/m3。变送器的安装尺寸为h1=1m， h2=4m。求变送器的测量范围，并判断零件迁移方 向，计算迁移量。当法兰式差压变送器的安装位置
H ρ1g =1.25×800 ×10 /1000 =10kPa （3）零点迁移后测量上、下限为
-17.6～-7.6 kPa
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思考：请判断下面三种安装方式是否需要进行零 点迁移?应向何方向进行?
(a)
(b)
(c)
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5.2.3 法兰式差压变送器
▪原理：法兰测头是一不锈钢膜 盒，膜盒内充以硅油，用毛细 管引到差压变送器的测量室。