電子教案與講義-4.doc

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1、§2.3物位檢測(cè)方法及儀表一、概述1、物位檢測(cè)的作用及意義物位檢測(cè)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的地位，通過(guò)物位測(cè)量，①確定容器中的貯料數(shù)量，以保證連續(xù)生產(chǎn)的需要或進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算；②監(jiān)視或控制容器的物位，使它保持在規(guī)定的范圍內(nèi)；③對(duì)它的上下極限位置進(jìn)行報(bào)警，以保證生產(chǎn)安全、正常進(jìn)行。2、物位的基本概念物位——指容器中的液體介質(zhì)的液位、固體的料位或顆粒物的料位和兩種不同液體介質(zhì)分界面的總稱(chēng)。液位——容器中的液體介質(zhì)的高低。料位——容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度。3、物位檢測(cè)方法直讀法、浮力法、靜壓法、電學(xué)法、聲學(xué)法、核輻射法以及激光法、微波法等。二、物位檢測(cè)方法1、應(yīng)用浮力原理檢測(cè)

2、物位定義：利用漂浮于液面上的浮標(biāo)或浸沒(méi)于液體中的浮筒對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量的方法。只要測(cè)出浮標(biāo)位移或浮筒所受力的變化就能知道液位的高低。分類(lèi)：恒浮力法和變浮力法。(a)　恒浮力　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）變浮力　　　　　　　　　圖2.15浮力原理檢測(cè)液位恒浮力法測(cè)量原理：當(dāng)液位變化時(shí)，浮標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移，而浮標(biāo)所受到的浮力維持不變，只要檢測(cè)出浮標(biāo)的位移就可以知道液位的高低。如圖2.15(a)為鋼繩式浮子液位計(jì)原理示意圖，浮子的頂端與鋼繩相連，鋼繩的另一端與平衡重物和指針相連，浮子隨液位而升降時(shí)，指針就隨著在標(biāo)尺上指示出液位的高度。變浮力法測(cè)量原理：通過(guò)檢測(cè)元件把液位變化轉(zhuǎn)換為

3、力的變化，再把力的變化轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移（線位移或角位移），通過(guò)轉(zhuǎn)換器把機(jī)械位移轉(zhuǎn)換為電或氣的信號(hào)，以便配合儀表使用，如圖2.15(ｂ)浮筒式液位計(jì)，當(dāng)液位變化時(shí)，浮筒所受的浮力隨之變化，由于重力不變，要達(dá)到新的平衡狀態(tài)，浮簡(jiǎn)的浸沒(méi)高度必然變化，使彈簧的張力也隨之而變。液位的變化量與彈簧的長(zhǎng)度變化量成正比。彈簧起到了把大位移轉(zhuǎn)變成小位移的作用，彈簧的長(zhǎng)度變化量即是差動(dòng)變壓器鐵芯的位移量。因此，差動(dòng)變壓器的輸出反映了液位的高度，即將液位的變化轉(zhuǎn)換成電量的變化。浮力式測(cè)量方法的特點(diǎn)：浮力式液位儀表受外界溫度、濕度、強(qiáng)光、氣流等影響較小，但由于浮力式液位計(jì)具有可動(dòng)部件，因而會(huì)因摩擦而

4、引起靈敏度降低和變差增大，另外，浮子占有較大空間，體積較大，測(cè)量范圍受到限制，只適用于壓力較低和范圍較小的液位測(cè)量。2、應(yīng)用靜壓原理檢測(cè)物位（1）工作原理　通過(guò)液柱靜壓的方法對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量。圖2.16（a）壓力表測(cè)量液位原理①敞口容器：如圖2.16(a)。多用直接測(cè)量容器底部壓力的方法。測(cè)壓儀表通過(guò)導(dǎo)壓管與容器底部相連，由測(cè)壓儀表的壓力指示值，便可推知液位的高度。其關(guān)系為　　　　　　　　　式中　――測(cè)壓儀表的指示值；――液位的高度；――液體的密度；――重力加速度。②密閉容器：圖2.16（b）　　　圖2.16（b）密閉容器差壓式測(cè)量液位原理測(cè)量容器底部壓力，除與液面高度有關(guān)外

5、，還與液面上部介質(zhì)壓力有關(guān)，其關(guān)系為式中　——容器中液面上部的氣體壓力——液面以H深度的液體壓力；由此可知，測(cè)出差壓，就可以知道密閉容器中液位的高度。因此凡是能夠測(cè)量差壓的儀表都可用于密閉容器液位的測(cè)量。由上兩式可知：差壓式液位計(jì)所測(cè)壓差只與液位高度成正比，而與液體上方的氣相介質(zhì)的壓力無(wú)關(guān)。當(dāng)用差壓式液位計(jì)測(cè)量敞口容器液位時(shí)，只要把差壓式液位計(jì)的負(fù)壓室通大氣即可。（2）差壓變送器測(cè)量液位的零點(diǎn)遷移問(wèn)題(重點(diǎn))使用差壓式液位計(jì)測(cè)量液位時(shí)，若安裝位置條件不同，將造成液位H與壓差之關(guān)系不象式那么簡(jiǎn)單，利用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，差壓變送器（常用的DDZ－Ⅲ型儀表）將由液位形成的差壓

6、Δp轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出。往往存在儀表零點(diǎn)遷移問(wèn)題。所謂遷移就是將原來(lái)儀表輸入信號(hào)的始點(diǎn)向正或負(fù)向移動(dòng)。遷移是通過(guò)壓力變送器或差壓變送器內(nèi)的一個(gè)遷移彈簧實(shí)現(xiàn)，通過(guò)它給變送器預(yù)加一個(gè)輸出信號(hào)。在變送器上一般都注明是否附加正、負(fù)遷移裝置，型號(hào)后面加“A”的為附加正遷移裝置，帶“B”的為附加負(fù)遷移裝置的變送器。必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求正確選用儀器。①無(wú)遷移當(dāng)測(cè)量裝置如圖2.17（a）所示時(shí)，差壓變送器的正壓室取壓口正好與容器的最低液位（=0）處于同一水平位置。差壓Δp與液位高度H的關(guān)系為。當(dāng)H=0時(shí)，正負(fù)壓室的差壓＝0，變送器輸出信號(hào)為起點(diǎn)值I0=4mA當(dāng)H=時(shí)，差壓，變送器的

7、輸出信號(hào)為滿量程20mA。當(dāng)H=0～，在0～之間線性變化。此時(shí)，無(wú)需對(duì)差壓變送器的零點(diǎn)進(jìn)行遷移。變送器特性曲線：如圖2.18中曲線a所示。②負(fù)遷移　在實(shí)際測(cè)量中，有時(shí)為了不讓被測(cè)容器內(nèi)的液體或氣體進(jìn)入變送器而造成導(dǎo)壓管線結(jié)晶、堵塞、腐蝕儀表，或?yàn)榱吮３重?fù)壓室凝液高度（容器內(nèi)外的溫差較大，氣相容易凝結(jié)成液體。凝結(jié)液體的高度就叫凝液高度。）恒定，常在變送器的正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)間分別加裝隔離罐，并充以密度為ρ2的中性隔離液（隔離液應(yīng)與被測(cè)液體密度不同且不相溶、不易揮發(fā)、無(wú)腐蝕、低粘度且易于流動(dòng)的液體），如圖2.17（b）