化工测量仪表课件(液位).ppt
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- 化工 测量 仪表 课件
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1、中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 1 第二篇第二篇 物位测量物位测量 概述概述 第一章第一章 浮力式液位计浮力式液位计 第二章第二章 静压式液位计静压式液位计 第三章第三章 电容式物位计电容式物位计 第四章第四章 非接触式测量物位计非接触式测量物位计 本章小结本章小结 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 2 概概 述述 测量的目的测量的目的 1 .(1 .(计量计量) )正确地测知容器中介质的容量或质量,进行成本核正确地测知容器中介质的容量或质量,进行成本核 算算; ; 2 .(2 .(监控监控) )对物位高度进行显示报警或联锁控制,保证连续生对物位高度进
2、行显示报警或联锁控制,保证连续生 产和设备安全产和设备安全。 物位是指存放在容器或工业设备中物质的高度或位置。物位是指存放在容器或工业设备中物质的高度或位置。 液位液位: : 液体介质与气体介质的分界面;液体介质与气体介质的分界面; 界位界位: : 液体液体液体或液体液体或液体固体的分界面;固体的分界面; 料位料位: : 固体粉末或颗粒状物质的堆积高度。固体粉末或颗粒状物质的堆积高度。 返回 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 3 第一章第一章 浮力式液位计浮力式液位计 第一节第一节 测量原理测量原理 第二节第二节 恒浮力式液位计恒浮力式液位计 第三节第三节 变浮力式液位计变
3、浮力式液位计 返回 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 4 第一节第一节 测量原理测量原理 应用浮力原理应用浮力原理 恒浮力法:利用漂浮于液面上的浮子升降位移反映液位的变化;恒浮力法:利用漂浮于液面上的浮子升降位移反映液位的变化; 变浮力法:利用浮子浮力随液位浸没高度而变化。变浮力法:利用浮子浮力随液位浸没高度而变化。 返回 恒浮力原理恒浮力原理 下一页 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 5 一、恒浮力法液位测量一、恒浮力法液位测量 (2-1-1) W 浮子重量;浮子重量; F 浮子所受浮力;浮子所受浮力; G 平衡重物的重量。平衡重物的重量。 gA H
4、HgA H F 返回 浮子的定位能力是指浸没浮子高度浮子的定位能力是指浸没浮子高度 的变化量的变化量H 所引起的浮力变化量所引起的浮力变化量 F=gAH, 则得表达式为则得表达式为 原理示意原理示意 下一页 上一页 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 6 二、变浮力法液位测量二、变浮力法液位测量 C 弹簧刚度;弹簧刚度; x 弹簧压缩位移;弹簧压缩位移; A 浮筒的截面积;浮筒的截面积; H 浮筒被液体浸没的高度;浮筒被液体浸没的高度; 被测液体密度;被测液体密度; g 重力加速度。重力加速度。 CxWAh g 液位升高液位升高H ,则浮筒上移动,则浮筒上移动x ,此时,此时
5、 gxHHAWxxC)()( 返回 HKH gAC gA x (2-1-5) 上一页 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 7 第二节第二节 恒浮力式液位计恒浮力式液位计 浮球式液位计浮球式液位计 磁翻转式液位计磁翻转式液位计 浮子钢带式液位计浮子钢带式液位计 返回 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 8 一、浮球式液位计一、浮球式液位计 W 浮球的重力;浮球的重力; G 平衡重物的重力;平衡重物的重力; F 浮球所受的浮力;浮球所受的浮力; l1 转轴到浮球中心垂直距离;转轴到浮球中心垂直距离; l2 转轴到重物中心垂直距离。转轴到重物中心垂直距离。 ()W
6、F lGl 12 返回 下一页 1.1.结构原理结构原理 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 9 2.2.使用使用 (1 1)连杆与转动轴等部件之间的连接必须牢固。)连杆与转动轴等部件之间的连接必须牢固。 (2 2)零位一经调好不得随意移动平衡重物。)零位一经调好不得随意移动平衡重物。 (3 3)用于温度、粘度较高而压力不高的密闭容器的窄液位测量。)用于温度、粘度较高而压力不高的密闭容器的窄液位测量。 P4MPa,T450,P4MPa,T450,0.55g/cm0.55g/cm3 3 , , H 1200mm H 1200mm 。 返回 上一页 中国石油管道学院中国石油管道学
7、院 2021/2/11 10 二、磁翻转式液位计二、磁翻转式液位计 返回 每个翻板或翻球的翻转直径为每个翻板或翻球的翻转直径为10mm10mm。 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 11 三、浮子钢带式液位计三、浮子钢带式液位计 返回 在钉轮轴上安装转角传感器或变送在钉轮轴上安装转角传感器或变送 器,可实现液位信号的远传。器,可实现液位信号的远传。 钢带的线位移变为钉轮的角位移,钢带的线位移变为钉轮的角位移, 适用于适用于大型储罐大型储罐。宽液位测量,。宽液位测量, 测量范围为测量范围为0 020M20M, F F浮子产生的浮力;浮子产生的浮力; W W浮子本身的重量;浮子本
8、身的重量; T T恒力弹簧对浮子的拉力。恒力弹簧对浮子的拉力。 整个系统平衡时应满足整个系统平衡时应满足 T T = = W W - - F F (2 2- -1 1- -7 7) 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 12 第二章第二章 静压式液位计静压式液位计 第一节第一节 测量原理测量原理 第二节第二节 压力式液位计压力式液位计 第三节第三节 差压式液位计差压式液位计 返回 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 13 gHPPP AB gHPP B 若容器为敞口容器,若容器为敞口容器,PA为大气压,则上式可写为:为大气压,则上式可写为: 第一节第一节 测量
9、原理测量原理 根据流体静力学原理可知,根据流体静力学原理可知,A、B两点的压差为两点的压差为 任何一点液体压力等于表面压力加上液体密度任何一点液体压力等于表面压力加上液体密度 与重力加速度及液柱高度的乘积。与重力加速度及液柱高度的乘积。 通过测量通过测量P P 或或P P来实现液位高度来实现液位高度H H 的测量。的测量。 返回 (2 2- -2 2- -2 2) (2 2- -2 2- -1 1) 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 14 第二节第二节 压力式液位计压力式液位计 下一页 返回 一、一、用测压仪表测量用测压仪表测量 压力表或压力变送器与容器底部相连,由压力值可
10、知液位的高度。压力表或压力变送器与容器底部相连,由压力值可知液位的高度。 只有测压仪表的安装位置只有测压仪表的安装位置 与最低液位一致时与最低液位一致时,式式(2 2- - 2 2- -2 2)才成立才成立。否则需对其否则需对其 进行修正进行修正。 测量粘稠、易结晶或含有测量粘稠、易结晶或含有 颗粒液体的液位时,可采用颗粒液体的液位时,可采用 法兰式压力变送器法兰式压力变送器 差压变送器测量差压变送器测量 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 15 第三节第三节 差压式液位计差压式液位计 返回 一、一、零点迁移问题零点迁移问题 二、二、特殊介质液位、料位的测量特殊介质液位、料位
11、的测量 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 16 一、零点迁移问题一、零点迁移问题 返回 1 1无迁移无迁移 被测介质粘度较小、无腐蚀、无结晶,被测介质粘度较小、无腐蚀、无结晶, 且气相部分不冷凝,变送器与容器下部且气相部分不冷凝,变送器与容器下部 取压位置同高度。取压位置同高度。 gHPPP 21 H=0H=0 H Hmax max , ,P=0P=0 P Pmax max , , 变送器输出:变送器输出:I=4I=420mA20mA。 设对应液位高度所要求的变送器量程设对应液位高度所要求的变送器量程P Pmax max =5000Pa, =5000Pa, 变送器特性曲线如
12、图变送器特性曲线如图2 2- -2 2- -7 7曲线曲线a a 所示。所示。 迁移示意图迁移示意图 下一页 安装示意图安装示意图 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 17 2 2正迁移正迁移 ghgHp H = H = 0 0 P=hP=hg g 0 I0 I4mA4mA; H = HH = Hmax max P Pmax max=H =Hmax max g g + + h hg g I I20mA20mA 设变送器量程设变送器量程P Pmax max = 5000Pa = 5000Pa h hg g =2000Pa=2000Pa H = H = 0 0 P =P =200
13、0Pa 2000Pa 调零点迁移使调零点迁移使I= 4mAI= 4mA; H = HH = Hmax max P Pmax max= = 5000+2000=7000Pa I= 20mA5000+2000=7000Pa I= 20mA。 返回 下一页 上一页 调整的压差是大于零的附加静压,则称调整的压差是大于零的附加静压,则称正迁移正迁移。 安装示意图安装示意图 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 18 3 3负迁移负迁移 下一页 上一页 ghgHp 负压侧与取压点之间安装隔离罐负压侧与取压点之间安装隔离罐 或冷凝罐或冷凝罐 H = H = 0 0 P= P= - -h hg
14、 g0 I 0 I 挂料层的横截面积,挂料层的横截面积, 且被测物料具有导电性,则物料的电阻可略。且被测物料具有导电性,则物料的电阻可略。 物料当作电容的一个极板物料当作电容的一个极板,物位以下的物位以下的 电容变化仍可用式(电容变化仍可用式(2 2- -3 3- -5 5)来表达。)来表达。 下一页 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 35 但挂料层的电阻很大,不能忽略。挂料层可等效为:但挂料层的电阻很大,不能忽略。挂料层可等效为: 一条由无穷多个无穷小的电容和电阻组成的传输线。一条由无穷多个无穷小的电容和电阻组成的传输线。 据电化学实验可得结论:若据电化学实验可得结论:若
15、导电挂料足够长导电挂料足够长,则挂料和电极形则挂料和电极形 成的以电极绝缘层为介质的电容容抗成的以电极绝缘层为介质的电容容抗X XC C挂 挂,与挂料部分所表现出 ,与挂料部分所表现出 来的电阻来的电阻R R数值上是相等的。即数值上是相等的。即 R C X C 挂 挂 1 测得的电容为:测得的电容为: Cx= C+C挂 挂 C C真实物位的电容;真实物位的电容; C C挂 挂导电挂料所表现出的电容。 导电挂料所表现出的电容。 由射频导纳原理,导电挂料的电阻由射频导纳原理,导电挂料的电阻R R包含了挂料电容,可得包含了挂料电容,可得C C挂 挂, , 则则 C= CC= Cx xC C挂 挂,得
16、到 ,得到C C可知可知H H。 返回 上一页 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 36 二、射频导纳物位计的组成二、射频导纳物位计的组成 返回 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 37 第四章第四章 非接触式测量物位计非接触式测量物位计 第一节 核辐射物位计 第二节 超声波物位计 第三节 射频导纳物位计 第四节 雷达液位计 返回 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 38 第一节第一节 核辐射物位计核辐射物位计 测量原理测量原理 物位测量方法物位测量方法 返回 中国石油管道学院中国石油管道学院 2021/2/11 39 一、测量原理一、测量
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