第四章 物位检测
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第四章 物位检测. 化工仪表及自动化 张冰剑. 内容提要. 物位检测的意义及主要类型 压差式液位计 工作原理 零点迁移问题 其他物位计 电容式物位计 称重式液罐计量仪. 第一节 物位检测的意义及 主要类型. 几个概念. 液位 料位 液位计 料位计 界面计. 按其工作原理分为. 直读式物位仪表 差压式物位仪表 浮力式物位仪表 电容式物位仪表 核辐射式物位仪表 声波式物位仪表 光学式物位仪表 称重式计量仪. 第二节 差压式液位计. 将差压变送器的一端接液相,另一端接气相. 因此:. 1. 工作原理.

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化工仪表及自动化 张冰剑

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第四章 物位检测

化工仪表及自动化张冰剑


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内容提要

  • 物位检测的意义及主要类型

  • 压差式液位计

    • 工作原理

    • 零点迁移问题

  • 其他物位计

    • 电容式物位计

    • 称重式液罐计量仪


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第一节 物位检测的意义及

主要类型


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几个概念

液位 料位

液位计 料位计 界面计

按其工作原理分为

直读式物位仪表 差压式物位仪表

浮力式物位仪表 电容式物位仪表

核辐射式物位仪表 声波式物位仪表

光学式物位仪表 称重式计量仪


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第二节 差压式液位计


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将差压变送器的一端接液相,另一端接气相

因此:

1. 工作原理


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当用差压式液位计来测量液位时:

若被测容器是敞口的,气相压力为大气压,则差压计的负压室通大气就可以了,这时也可以用压力计来直接测量液位的高低;

若容器是受压的,则需将差压计的负压室与容器的气相连接。以平衡气相压力 pA的静压作用。


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在使用差压变送器测量液位时,一般来说:

实际中,正、负室压力p1、p2分别为

2. 零点迁移问题


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迁移弹簧的作用改变变送器的零点。

迁移和调零都是使变送器输出的起始值与被测量起始点相对应,只不过零点调整量通常较小,而零点迁移量则比较大。

迁移同时改变了测量范围的上、下限,相当于测量范围的平移,它不改变量程的大小。


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正、负迁移

“A” 为正迁移;“B”为负迁移。

负迁移

正迁移


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正、负迁移

测量范围为0~5kPa

差压变送器输出4mA到20mA

A:无迁移

b:负迁移(2kPa)

c:正迁移(2kPa)


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例题分析

某贮罐内的压力变化范围为12~15MPa,要求远传显示,试选择一台DDZ-Ⅱ型压力变送器 (包括准确度等级和量程)。如果压力由12MPa变化到15MPa,问这时压力变送器的输出变化了多少?如果附加迁移机构,问是否可以提高仪表的准确度和灵敏度?试举例说明之。

已知DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有:

0~10,16,25,60,100 (MPa)

精度等级均为0.5级, 输出信号范围为0~10mA。


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解:由已知条件,最高压力为15MPa,若贮罐内的压力是比较平稳的,取压力变送器的测量上限为

若选择测量范围为0~25MPa、准确度等级为0.5级,这时允许的最大绝对误差为


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压力为15MPa时,输出电流信号为

由于变送器的测量范围为0~25MPa,输出信号范围为0~10mA,故压力为12MPa时,输出电流信号为

当贮罐内的压力由12MPa变化到15MPa时,变送器的输出电流只变化了1.2mA。


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如果确定正迁移量为7MPa,则变送器的量程规格可选为16MPa。那么此时变送器的实际测量范围为7~23MPa,即输入压力为7MPa时,输出电流为0mA;输入压力为23MPa时,输出电流为10mA。这时如果输入压力为12MPa,则输出电流为

输入压力为15MPa时,输出电流为


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由此可知,当输入压力由12MPa变化到15MPa时,输出电流变化了1.875mA,比不带迁移机构的变送器灵敏度提高了。

变送器的准确度等级仍为0.5级,此时仪表的最大允许绝对误差为(23-7)×0.5% = 0.08MPa,所以,由于加了迁移机构,使仪表的测量误差减少了。

加上迁移机构,可以改变测量的起始点,提高仪表的灵敏度 (只不过这时仪表量程也要作相应改变)。


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第三节 其他液位计


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1. 电容式物位传感器

通过测量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同液体的分界面。

两圆筒间的电容量C:

当 D 和 d 一定时,电容量 C 的大小与极板的长度 L 和介质的介电常数ε的乘积成比例。


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非导电介质液位的测量

当液位为零时,

当液位上升为H时,

1—内电极;2—外电极;

3—绝缘套;4—流通小孔


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固体块状颗粒体及粉体料位的测量

用电极棒及容器壁组成电容器的两极来测量非导电固体料位。

电容量变化与料位升降的关系为:

1—金属电极棒;2—容器壁


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电容式物位传感器的优缺点

优点

  • 电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。

缺点

  • 需借助较复杂的电子线路。

  • 应注意介质浓度、温度变化时,其介电系数也要发生变化这种情况。


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2. 称重式液罐计量仪

1—下波纹管;2—上波纹管;3—液相引压管;4—气相引压管;5—砝码;6—丝杠;7—可逆电机;8—编码盘;9—发讯器


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杠杆平衡时

由于

如果液罐是均匀截面


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结 束 !


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