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。
2、浮筒式液位计的校验 浮筒式液位计可用挂砝码法和水校法来进行校验。挂砝码法（又 称干法）是将浮筒取下后，挂上与各校验点对应的某一质量的砝 码来进行的。该砝码所产生的力等于浮筒所产生的重力（包括挂 链所产生的重力）与液面在校验点时浮筒所受的浮力之差。
水校法（又称湿法）。当被测介质为水时，可直接校验。如果被 测介质不是水，也可通过换算用水代校，当浮筒全部被水浸没时 浮筒的指示重力与浮筒被测介质全部浸没时的指示重力相等。从 而可得： L水=ρx/ρ水*Lx (ρx为被测介质密度,Lx为浮筒长度) 例:已知浮筒的长度L=300mm,ρ水 =1000kg/m3,ρx=820kg/m3,问怎样用水法校验? 解:由LX=ρx/ρ水*L=820/1000*300=246mm 校验时，将246mm分为五等份，调整液位计，使相应输出为全 量程的20%、40%、60%、80%、100%、即可。
物位测量仪表及选用
第一节：概述
在化工生产中，对某些设备内的物位进行测 量和调节也是十分重要的。它能为正常生产 和质量管理以及经济核算，提高经济效益提 供可靠的依据。在连续生产过程中，维持某 些设备内的稳定（如锅炉、蒸发器、吸收塔) 等,对保证生产安全、优质、高产等也是必 不可少的。
一、物位测量的概念 我们把存在于罐、塔、槽以及自然 界中的江、湖、水库等中的液体或 水积存的相对高度或表面位置叫做 液位；把存在于料斗、罐、储仓， 堆场等处的固体块、颗粒、粉料等 堆积的相对高度或表面位叫做料位； 把在同一容器中，两种密度不同且 互不相溶的液体之间或液体和固体 之间的分界面（亦称相界面）位置 叫做界位。上述液位、料位、界位 总称为物位。 用来对物位进行测量、报警和自动
其上测量具
根据流体静力学原理： PB=PA+Hρg
即△P=PB-PA=ρgH
若也就是把液位测量转化为压力 或差压的测量,敞口容器PA为大 气压,则P=ρgH
一、压力式液位计
压力式液位计一般仅适于敞口容 器的液位测量。通常有利用压力 表测量液位和吹气式液位计两种 形式。利用压力表测量液位，测 量仪表通过导压管与容积底部相 连，由测压仪表的示值即可知道 液位的高度。当被测介质为粘稠 液体或易结晶时，为避免导压管 堵塞，可采用单法兰仪表，单法 兰仪表分单平法兰QBF1型和单 插法兰QBF3型。
综上所知，“零点迁移”的实质只是同时改变仪表量程的上、下限， 而不改变量程的大小。
4、法兰式差压变送器测量液位
为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒 以及粘度大，易凝固等介质液位时，导压 管被腐蚀，被堵塞的问题，使用法兰变送 器测量液位。如图4，作为敏感元件的金属 膜盒1经毛细管2与变送器的测量室相通。 在膜盒，毛细管和测量室的组成的密封系 统内充入硅油，为传压介质。法兰式差压 变送器按其结构形式可分为单法兰式及双 法兰式两种，而法兰的构造形式又有平法 兰和插入式法兰之分。
式中，ρ－液体密度；H－液位。故由静压 力P即可测量液位H。吹气法适用于测量腐 蚀性强、有悬浊物的液体，主要应用在测 量精度要求不高的场合。逸出时，导管中 气压就与液封的静压几乎相等，此时压力 表指示能反映液位的高低。
二、差压式液位计
• 在有压的密封容器中，因为液面上部空 间的气相压力不一定为定值，为了消除 气相压力变化的影响，仅采用差压式液 位计。
二、变浮力式液位计
当物体被液体浸没的体积不同时，物体所受的浮力不 同。根据悬浮于容器中其空间位置未变的物体所受浮 力的大小来求得物体被浸没的高度（即液位）。
浮筒式液位计根据此原理而标志的液位测量仪表。它 主要由变送器和显示仪表两部分制成。浮筒一般是用 不锈钢制成的空心 长圆柱体，被垂直地悬挂在被测 介质中。它是利用扭力管的反弹力与液位变化所引起 的浮力变化相平衡而将液位信号转换成扭力管芯轴的 角位移。当液位低于浮筒下端时，浮筒的全部重力作 用在杠杆上，因而作用在扭力管的扭力矩最大，扭力 管产生的扭力角最大（一般约为7度）。当液面高于 浮筒 下端时，作用工杠杆上的力为浮筒的重力W与 浮筒所受的浮力F之间的差值。因此，随着液位的逐 渐升高，扭力矩逐渐减小，扭力管所产生的扭角也相 应减小，在最高液位时，扭角最小（约为2度）。
• 二、物位测量仪表的分类
• 按工作原理分，物位测量 仪表可分成直读式（包括
玻管式、玻板式两类，而 玻板式又可分为透光式和 • 直读式物位计
折光式两种），浮力式 • 浮力式物位计
（包括恒浮力式，变浮力 • 压差式物位计
式两类，而恒浮力式又可 分为浮标式与浮球式，其
•
电磁式物位计
中浮球式还可分为内浮式 • 核辐射式物位计
磁翻板法 原理如图6—1a所示［1］，1－翻板指示 组件；2－浮子；3－连通管组件；4－调 整螺钉；5－放泄塞。浮子装有一组永久 磁铁，随液位变化而上下移动，通过磁 耦合作用带动磁翻板组件翻转。当液位 上升时，磁翻板的红色面朝外；液位下 降时，白色面朝外。故根据磁翻板的颜 色即可确定液位。浮子内磁铁与磁翻板 磁性结构如图6—1b所示［5］，每片翻 板间的距离为10 mm。采用几台磁翻板 装置串联可增大量程。
计算题
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,
吹气式液位计：
• 吹气式液位计是将一根导管插入密度为ρ的被测液体中， 并在导压管中通入定量的经过过滤减压的压缩空气，使 它从导管下端敞口处逸出。当导管下端仅有微量气泡 （约150个/分）吹气法：该方法的工作原理如图2—1所 示［4］。图中，1－过滤器；2－减压阀；3－节流元件； 4－转子流量计；5－变送器。因吹气管内压力近似等于 液柱的静压力，故 P＝ρgH
浮筒式液位计因不用轴、轴套、填料等进行密封，故 它能测量最高压力达32MPa的容器中的液位，浮筒 的长度决定于仪表的量程。一般为300~2000mm。 液位计的输出信号不仅与液位高度有关，并且与被测 介质液体的密度有关，因此在密度发生变化时，必须 进行密度修正。
1、BYD- Ⅲ型电动液位变送器 是应用上述的变浮力原理，以浮筒
玻璃管法：该方法利用连通器原理 工作，如图1—1所示［1］。图中1 －被测容器；2－玻璃管；3－指示 标度尺；4、5－阀；6、7－连通管。 液位直接从指示标度尺读出。
玻璃板法：玻璃板可通过连通器安 装，也可在容器壁上开孔安装，并 可串联几段玻璃板以增大量程。液 位数值直接从玻璃板刻度尺读出。
双色水位计法：该方法利用光 学原理，使水显示绿色，而使水蒸 汽显示红色，从而指示出水位 ［2］。
浮力式或浮筒是这类仪表的敏感元件，它能 将液位的变化转换成位移或力的变化，然后 通过机械或电气或其它形式将液位的变化进 行就地或远传显示，以实现对液位的测量。
浮力式液位计的主要特点是结构简单，工作 可靠，不易受外界环境的影响，维修也较简 便。
一、恒浮力液位计
恒浮力式液位计是利用浮子本身 的重力和所受的浮力均为定值， 浮子始终漂浮在液面上，并跟随 液面的变化而变化来进行测量液 位的。常见的浮子式液位计可分 为带有钢丝绳（或钢带）的浮子 式液位计、杠杆带浮子式液位计 和依靠浮子电磁性能传递的液伴 计（如：磁翻板式液位计）。
P+=P气+Hp1g+H1p2g，P-=P气+H2p2g，则 ΔP=P+-P-=g（HP1-P2（H2-H1）），当H=0时，
ΔP=-p2g（H2-H1），因此，要使H=0时，差压计 输出为0，则应对仪表进行“零点负迁移”，其迁 移差为：p2g（H2-H1），仪表的量程为Hmaxp1g。
3、有零点正迁移
同一水平位置，所以，液位为零时，作用于差压计的差压为零， 即无“零点迁移”。 设该密闭容器的液相介质密度为ρ，气相压力为P气，于是作用于 差压计正压室的压力P+=P气+Hρg，负压室的压力P-=P气，则作 用于差压计的差压ΔP=P+-P-=P气+pHg-p气=Hpg，故当H=0时， 即液痊为零，差压也为零，所以无“零点迁移”。