浮筒原理(课件)

壳体
传动杆
传动芯轴/扭力管 工作杠杆
传感器外壳
浮筒液位计基本结构

传感器
浮筒（沉筒）
（转换部分）放大器
浮筒Leabharlann Baidu位计基本结构


液位变化引起的浮力变化改变了浮筒向下作用力（重 力），通过传动杆转换为测量力矩的变化。这个测量力 矩作用在传动芯轴并与扭力管的扭力矩相 平衡，产生的 芯轴微转角位移代表了相应的浮力（液位），微转角位 移经工作杠杆将力矩放大并使施加到 挠曲梁的力发生变 化，应变电阻阻值随之变化，传感器有一个对应液位的 测量信号给转换部分（放大器）。 0%液位时，浮筒垂 直向下的重力最大，随液位升高浮力加大则浮筒重力成 线性减少。 转换部分主要由放大 器的微处理器及电子电路和 LCD/ 操作按键组成，作用是向传感器应变电阻桥路隔离供电 并将测量信号隔 离放大和数据处理，并有智能信噪处理 功能，输出二线制 4~20mADC 信号或连接现场总线传输 数字信号，
电动浮筒液位变送器的原理和调校





阿基米德原理 阿基米德原理是物理学中关于力学的一条 基本原理：浸在静止流体中的物体受到流体作用的合力 大小 等于物体排开的流体的重量，这个合力称为浮力。 浮力 的大小可用下式计算：F 浮= ρ 液（气）· g·V 排。 F - 浮力 ρ - 液体或气体密度 g - 重力加速度 V - 物体容积（体积） 阿基米德原理说明浸在液体里的物体受到向上的浮力作 用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重 力。浮力 式液位计就是应用了阿基米德原理。
浮筒液位计基本校验原理

校验时先算出0%液位时要加的砝码质量，为浮筒包括挂链的质量 减去挂砝码托盘的质量之后的值， 再算出浮力V· ρ· g，相当于Vρ 的物体质量（㎏）所产生的重力， 对应的砝码质量值为V· ρ 值，然后算出25%、50%、75%、 100%各点数值，并确定所加的砝码质量值m 砝码。
浮筒液位计测量原理图
浮筒液位计测量原理图
浮筒液位计校验原理



一般浮筒液位计在出厂时已按订单的仪表数据调校，参 数存储在变送器内，一般只在现场用变送器按键校准零 点，必要时现场按键校准 0%和 100%或用显示器按键 组态调试或 HART 现场通信器组态调试。 若仪表数据有变更或实际需要对浮筒液位变送器标定时， 也可采用 工作间挂砝码和现场水校法来进行。 这里重点介绍砝码校验法。挂砝码校验采用传统的模拟 挂重的方法，通常是在仪表维修工作间内进行，见下图。
浮筒液位计基本校验原理


实例：
被测介质密度0.83g/cm3，浮筒包括挂链的质量为1003ｇ, 托盘的质量 87.8g，筒长800mm,筒直径38.29mm, 再算出0%和100%液位浮力，然后算出25%、50%、75%、100%各点数 值，并确定所加的砝码质量值m 砝码。 V=3.14×r2×L=3.14×(3.829÷2)2×80=916ml F100(四等分）=25%·V· ρ· g=0.25×916×0.83×g=190.07×g m 砝码0 = m 浮筒-m 托盘=1003-87.8=915.2(g) m 砝码25 = m 浮筒-m 托盘- F25/g =725.13(g) m 砝码50 = m 浮筒-m 托盘- F50/g =535.06(g) m 砝码75 = m 浮筒-m 托盘- F75/g =344.99(g) m 砝码100 = m 浮筒-m 托盘- F100/g =154.92(g)
0% 时F0 =0% m 砝码0 = m 浮筒-m 托盘 [㎏]＝M 25%时F25=25% · V· ρ· g m 砝码25 = M- F25/g [㎏] 50%时F50=50% · V· ρ· g m 砝码50 = M- F50/g [㎏] 75%时F75=75% · V· ρ· g m 砝码75 = M- F75/g [㎏] 100%时F100= V· ρ· g m 砝码100 = M- F100/g [㎏]
浮筒液位计基本结构


由测量部分和转换部分（放大器）组成，测 量部分由浮筒及吊链、传动杆、传 动芯轴/扭力 管及壳体组成。浮力通过传动杆和传动芯轴/扭 力管传递，工作杠杆夹持着传动芯轴并刚性连 接到传感器的贴有金属薄膜应变电阻桥路的挠曲 梁。 浮筒为一根两端封闭的长圆形空心金属管，用 吊链挂在传动杆一端，由于有一定质量（重量）， 浮筒 可沉浸在液体中，当液位上升时，浮筒的 浸没部分增加，它所排开的那部分液体的体积也 增加，因此液体 作用在浮筒上的浮力变大，测 出这一浮力变化即可测出液位。
电动浮筒液位变送器的原理和调校


学习要点：
１、熟练掌握电动浮筒液位变送器的原理。 ２、熟练掌握电动浮筒液位变送器调校计算步骤。 ３、熟练掌握电动浮筒液位变送器调校步骤。
电动浮筒液位变送器的原理和调校

在流程工业的生产过程中，常常需要测量 某些设备（容器）内介质分界位置，如气 体 - 液体间的液位高度；气体 - 固体间的料 位高度；液体-液体间的界面高度，等等。 这些液位、料位、界面的测量统称为物位 测量，最常用的是液位测量。


0% 时F0 =0% · V· ρ· g 25%时F25=25% · V· ρ· g 50%时F50=50% · V· ρ· g 75%时F75=75% · V· ρ· g 100%时F100= V· ρ· g
校验单填写和结论

误差＝测量值－真实值 （有正负值） 变差＝｜上行测量值－下行测量值｜ 结论：实际误差和变差均在误差允许范围内， 才确认合格，否则不合格。 即：精度等级为0.5级，允许误差为
浮筒液位计基本结构
变送器
浮筒液位计基本校验原理


用挂砝码校验时，是将浮筒取下后，在传动杆上挂上砝码 托盘，置与各校验点对应的某一质量的标准砝码，来模拟 不同液位时浮筒（包括挂链）所产生的重力与该校验点所 受的浮力之差，通常被测液位的气相介质密度相比液相介 质密度小很多，浮筒在气相中的浮力可忽略不计。 挂砝码遵循：挂重砝码的重力等于浮筒自身包括挂链的重 力减去液位浮力，还要考虑减去挂砝码托盘的重力。即：m 砝码· g = m 浮筒· g - V· ρ· g - m 托盘· g 式中：浮筒体积V = ¼ d2 · π·L [cm3] ； d=浮筒直径[cm]； L=有效测量长度[cm]； ρ=被测介质密度[kg/m3]。
电动浮筒液位变送器的原理和调校


浮力式液位计是应用最早的物位测量仪表，包括 恒浮力式、变浮力式两大类，应用阿基米德原理。 恒浮力式典型是浮球式，维持浮力不变 。 变浮力式液位计主要是浮筒液位计（变送器）， 利用浮筒沉浸在液体里，根据浮筒被浸的程度不 同，则浮筒所受的浮力不同，只要检测出浮筒所 受浮力的 变化，就可知液位的高低。
（20mA－4mA）×0.5％＝0.08mA
浮筒液位计基本校验原理