化工仪表及自动化答案--9---物位检测及仪表
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（3）浮力式物位仪表：利用浮子的高度随液位变化而改变， 或液体对浸沉于液体中的浮子（或沉筒）的浮力随液位高 度而变化的原理来工作的。
（4）电磁式物位仪表：把物位的变化转换为一些电量的变 化，通过测出电量的变化测出物位。
3.分类：（按工作原理）
（5）核辐射式物位仪表：利用核辐射透过物体时，其强度随 物质层的厚度而变化的原理来工作。目前γ射线应用最多。
三、电容式物位传感器
1.测量原理★ 2.液位的测量★ 3.料位的测量
1.测量原理
【引】电容式物位传感器是利用圆筒形电容器的电容值随物位 变化而变化的原理而工作的。
1.测量原理：在电容器的极板之间充以不同的介质时，由于 介电系数的不同，电容量的大小也会不同。测出电容量的 变化即可检测物位的高低。 H→△C
如：地下贮槽，为了读数和维护的方便，压力检测仪表不能 安装在所谓零液位处的地下，此时由于取压口（零液位） 与差压变送器的入口不在同一高度，会产生误加静压，使 得当H=0时， Δp≠0的情形。
2.零点迁移问题
图3-41 负迁移示意图
2.零点迁移问题
图3-41 分析：
p1 = h1ρ2 g + H ρ1g + p0 ⎫
位 仪
⎪表
界面：在固定容器中两种不同密度的液体的分界面 。界面计⎪⎭
2.物位测量的意义
• 可正确获知容器设备中所储物料的数量； • 可监视或控制容器内的介质物位，使之保持在一定的工艺
要求的高度。
3.分类：（按工作原理）
（1）直读式物位仪表：利用连通器的原理工作。
（2）差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积对某定点产生压 力的原理而工作。
• 迁移弹簧的作用，实质是改变差压变送器的零点。 • 零点迁移实际上是差压变送器零点的大范围调整，它改变
了测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，而不改 变量程的大小。
2.零点迁移问题
（4）正、负迁移：在液位测量中，当被测液位H=0时，如果 差压变送器的输入信号Δp＞0，则为“正迁移”；反之如 果Δp＜0，则为“负迁移”。
p2 = h2ρ2 g + p0
⎬ ⎭
∆p = p1 − p2 = H ρ1g − (h2 − h1)ρ2 g
H = 0时，∆p = −(h2 − h1)ρ2 g < 0，则I0 < 4mA；
H = Hmax时，∆p = ∆pmax − (h2 − h1)ρ2 g < ∆pmax，则I0 < 20mA。
对DDZⅢ型： • H=0时， Δp=0，变送器输出I0=4mA； • H=Hmax时， Δp=Δpmax ，变送器输出I0=20mA。
2.零点迁移问题
（2）零点迁移问题：实际应用中，由于安装有隔离罐、凝液 罐，或由于差压变送器安装位置的影响等，使得在液位测量 中，当H=0时，差压变送器正、负压室的压力并不相等，即 Δp≠0，这就是液位测量时的零点迁移问题。 （即H=0时， Δp≠0）
（6）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，测出这些变化即可测 出物位。
（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。
二、差压式液位变送器
1.工作原理★ 2.零点迁移问题★ 3.法兰式差压变送器
二、差压式液位变送器
• 利用差压或压力变送器可以很方便地测量液位，且能输出 标准的电流或气压信号。
Chap3检测仪表与传感器
§4 物位检测及仪表
一、概述 二、差压式液位变送器★ 三、电容式物位传感器★ 四、核辐射物位计
一、概述
1.概念★ 2.物位测量的意义 3.分类
1.概念
液位：在固定容器中液体与上层气体的分界面 。 液位计 ⎫ ⎪物
料位：在固定容器中
固体或颗粒状物质的堆积高度
。料位计
⎪⎪ ⎬ ⎪
压力表式液位计
1.工作原理
差压式液位变送器工作原理：~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。
液位H的测量→差压△p的测量
（1）敞口容器：
p大 气
p表 压
Hρ
p = p大气 + H ρ g p表压 = p − p大气 = H ρ g = KH
1.工作原理
（2）密闭容器：将差压变送器的一端接液相，另一端接气相。
⇒ 此时，仪表的输出I0不能正确反映出液位的数值H。
⇒ 需要对差压变送器进行零点迁移，使得：
H = 0时，差压变送器输出I0 = 4mA； H = Hmax时，差压变送器输出I0 = 20mA。 即使液位的零值和满量程能与变送器输出的上下限相对应。
2.零点迁移问题
（3）差压变送器零点迁移的方法：可调节变送器上的迁移 弹簧，使得当液位H=0时，尽管差压变送器的输入信号Δ p≠0，但变送器的输出为最小值（对DDZ Ⅲ型，即 I0=4mA）。 H=0时， 尽管Δp≠0，但仍使I0=4mA
1-内电极 2-外电极 3-绝缘套 4-流通小孔
2.液位的测量B
D d
L
1.测量原理
⎧1 −内电极
1
2
同心圆筒电容器的组成 ⎨⎩2 − 外电极 C = 2πε L
ln D
d
L：两极板相互遮盖部分的长度
（圆筒电极的高度）
ε：中间介质的介电系数
D，d：外电极内径和内电极 外径
2.液位的测量A
（1）非导电介质： • 由金属棒做成的内电极和由
金属圆筒做成的外电极两部 分组成，外电极上有许多小 孔，使被测液体能自由流进 内外电极之间的空间，内外 电极之间用绝缘套绝缘。
分析：
2.零点迁移问题
p0
hH
p0
正迁移示意图
3.法兰式差压变送器
• 法兰式差压变送器：测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及 粘度大、易凝固等液体的液位时，引压管线易于被腐蚀、 被堵塞，应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压 变送器。 • 左图是双法兰式差压变 送器测量液位示意图。
1-法兰式测量头 2-毛细管 3-变送器
p1 = p + H ρ g ⎫
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
p2 = p
⎬ ⎭
∆p = p1 − p2
= H ρ g = KH
∴当被测介质的
密度已知，则差
压变送器测出的
差压与液位高度
成正比。
2.零点迁移问题
（1）“无迁移”情形：在使用差压变送器测量液位时，一般 压差Δp与液位高度H之间的关系为： Δp=Hρg。这就是无迁 移情形。当H=0时，作用在正、负压室的压力是相等的。 （即H=0时， Δp=0）
（4）电磁式物位仪表：把物位的变化转换为一些电量的变 化，通过测出电量的变化测出物位。
3.分类：（按工作原理）
（5）核辐射式物位仪表：利用核辐射透过物体时，其强度随 物质层的厚度而变化的原理来工作。目前γ射线应用最多。
三、电容式物位传感器
1.测量原理★ 2.液位的测量★ 3.料位的测量
1.测量原理
【引】电容式物位传感器是利用圆筒形电容器的电容值随物位 变化而变化的原理而工作的。
1.测量原理：在电容器的极板之间充以不同的介质时，由于 介电系数的不同，电容量的大小也会不同。测出电容量的 变化即可检测物位的高低。 H→△C
如：地下贮槽，为了读数和维护的方便，压力检测仪表不能 安装在所谓零液位处的地下，此时由于取压口（零液位） 与差压变送器的入口不在同一高度，会产生误加静压，使 得当H=0时， Δp≠0的情形。
2.零点迁移问题
图3-41 负迁移示意图
2.零点迁移问题
图3-41 分析：
p1 = h1ρ2 g + H ρ1g + p0 ⎫
位 仪
⎪表
界面：在固定容器中两种不同密度的液体的分界面 。界面计⎪⎭
2.物位测量的意义
• 可正确获知容器设备中所储物料的数量； • 可监视或控制容器内的介质物位，使之保持在一定的工艺
要求的高度。
3.分类：（按工作原理）
（1）直读式物位仪表：利用连通器的原理工作。
（2）差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积对某定点产生压 力的原理而工作。
• 迁移弹簧的作用，实质是改变差压变送器的零点。 • 零点迁移实际上是差压变送器零点的大范围调整，它改变
了测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，而不改 变量程的大小。
2.零点迁移问题
（4）正、负迁移：在液位测量中，当被测液位H=0时，如果 差压变送器的输入信号Δp＞0，则为“正迁移”；反之如 果Δp＜0，则为“负迁移”。
p2 = h2ρ2 g + p0
⎬ ⎭
∆p = p1 − p2 = H ρ1g − (h2 − h1)ρ2 g
H = 0时，∆p = −(h2 − h1)ρ2 g < 0，则I0 < 4mA；
H = Hmax时，∆p = ∆pmax − (h2 − h1)ρ2 g < ∆pmax，则I0 < 20mA。
对DDZⅢ型： • H=0时， Δp=0，变送器输出I0=4mA； • H=Hmax时， Δp=Δpmax ，变送器输出I0=20mA。
2.零点迁移问题
（2）零点迁移问题：实际应用中，由于安装有隔离罐、凝液 罐，或由于差压变送器安装位置的影响等，使得在液位测量 中，当H=0时，差压变送器正、负压室的压力并不相等，即 Δp≠0，这就是液位测量时的零点迁移问题。 （即H=0时， Δp≠0）
（6）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，测出这些变化即可测 出物位。
（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。
二、差压式液位变送器
1.工作原理★ 2.零点迁移问题★ 3.法兰式差压变送器
二、差压式液位变送器
• 利用差压或压力变送器可以很方便地测量液位，且能输出 标准的电流或气压信号。
Chap3检测仪表与传感器
§4 物位检测及仪表
一、概述 二、差压式液位变送器★ 三、电容式物位传感器★ 四、核辐射物位计
一、概述
1.概念★ 2.物位测量的意义 3.分类
1.概念
液位：在固定容器中液体与上层气体的分界面 。 液位计 ⎫ ⎪物
料位：在固定容器中
固体或颗粒状物质的堆积高度
。料位计
⎪⎪ ⎬ ⎪
压力表式液位计
1.工作原理
差压式液位变送器工作原理：~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。
液位H的测量→差压△p的测量
（1）敞口容器：
p大 气
p表 压
Hρ
p = p大气 + H ρ g p表压 = p − p大气 = H ρ g = KH
1.工作原理
（2）密闭容器：将差压变送器的一端接液相，另一端接气相。
⇒ 此时，仪表的输出I0不能正确反映出液位的数值H。
⇒ 需要对差压变送器进行零点迁移，使得：
H = 0时，差压变送器输出I0 = 4mA； H = Hmax时，差压变送器输出I0 = 20mA。 即使液位的零值和满量程能与变送器输出的上下限相对应。
2.零点迁移问题
（3）差压变送器零点迁移的方法：可调节变送器上的迁移 弹簧，使得当液位H=0时，尽管差压变送器的输入信号Δ p≠0，但变送器的输出为最小值（对DDZ Ⅲ型，即 I0=4mA）。 H=0时， 尽管Δp≠0，但仍使I0=4mA
1-内电极 2-外电极 3-绝缘套 4-流通小孔
2.液位的测量B
D d
L
1.测量原理
⎧1 −内电极
1
2
同心圆筒电容器的组成 ⎨⎩2 − 外电极 C = 2πε L
ln D
d
L：两极板相互遮盖部分的长度
（圆筒电极的高度）
ε：中间介质的介电系数
D，d：外电极内径和内电极 外径
2.液位的测量A
（1）非导电介质： • 由金属棒做成的内电极和由
金属圆筒做成的外电极两部 分组成，外电极上有许多小 孔，使被测液体能自由流进 内外电极之间的空间，内外 电极之间用绝缘套绝缘。
分析：
2.零点迁移问题
p0
hH
p0
正迁移示意图
3.法兰式差压变送器
• 法兰式差压变送器：测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及 粘度大、易凝固等液体的液位时，引压管线易于被腐蚀、 被堵塞，应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压 变送器。 • 左图是双法兰式差压变 送器测量液位示意图。
1-法兰式测量头 2-毛细管 3-变送器
p1 = p + H ρ g ⎫
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
p2 = p
⎬ ⎭
∆p = p1 − p2
= H ρ g = KH
∴当被测介质的
密度已知，则差
压变送器测出的
差压与液位高度
成正比。
2.零点迁移问题
（1）“无迁移”情形：在使用差压变送器测量液位时，一般 压差Δp与液位高度H之间的关系为： Δp=Hρg。这就是无迁 移情形。当H=0时，作用在正、负压室的压力是相等的。 （即H=0时， Δp=0）