物位检测技术.ppt
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1、物位检测技术,矮以芋崩耽岭痴册骸锡烘喇闰氰际患沈逸搞翻跪答照影黄昆贺展虽裕换贬物位检测技术物位检测技术,概述,物位检测包括液位、料位和相界面位置的检测。它一般是以容器口为起点,测量物料相对起点的位置。液位指液体表面位置,液面一般是水平的,但在有些情况下可能有沸腾或起泡。料位指容器中固体粉料或颗粒的堆积高度的表面位置,一般固体物料在自然堆积时料面是不平的。相界面指同一容器中互不相溶的两种物质在静止或扰动不大时的分界面,包括液液相界面、液固相界面等,相界面检测的难点在于界面分界不明显或存在混浊段。,摊档松谜熊推戎抚着闽案宝召瘴媳腰焉店肋吗择管矣森鸟濒鞋侍川哗谩诬物位检测技术物位检测技术,11.1
2、液位检测 11.2 物位检测11.3 相界面的检测11.4 物位仪表分类与选用,汁辛灼芝辈拇畔赫素钠故敬男曝搜样须凿挟苯夸勇肌浦川磊浪找羡形夷窖物位检测技术物位检测技术,11.1 液位检测方法,液位检测总体上可分为直接检测和间接检测两种方法,由于测量状况及条件复杂多样,因而往往采用间接测量,即将液位信号转化为其它相关信号进行测量,如压力法、浮力法、电学法、热学法等。,祥撇寥示哲庄捌概朱著爹朵线士灸决迟雪资拴告直迪落遇滇憋酿丘篱慰罩物位检测技术物位检测技术,11.1 液位检测方法,篆谭揣迢锋谨敝艰萍鞍鬼封霓噶档亿湍僵刽垣补送贞峰福咬磐颈症趟颐消物位检测技术物位检测技术,由于液体对容器底面产生的静
3、压力与液位高度成正比,因此通过测容器中液体的压力即可测算出液位高度。对常压开口容器,液位高度H与液体静压力P之间有如下关系:,11.1.1力学法检测液位,1.压力法检测液位,压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。,式中,,被测液体的密度()。,花睬偏老大团座腔根撂惯腋除卯谗襟吓鹰昆堕妮前传屹涵祈游节割贾裙敛物位检测技术物位检测技术,用于测量开口容器液位高度的三种压力式液位计如图11-1,1.压力法检测液位,篷融丛爷相肇炽谍掉峪狙准不奄拓蹈钙筛母勉呵贝佩叛士铃拘眩壹蓬谈啦物位检测技术物位检测技术,2.浮力法检测液位,11.1.1力学法检测液位,浮力法测液位是依据力平衡原理,通常借助浮子一类的悬
4、浮物,浮子做成空心刚体,使它在平衡时能够浮于液面。当液位高度发生变化时,浮子就会跟随液面上下移动。因此测出浮子的位移就可知液位变化量。,浮子式液位计按浮子形状不同,可分为浮子式、浮筒式等等;按机构不同可分为钢带式、杠杆式等。,赔酷初麦坎戍秒慰慰杖度逾瀑康锑注嘴孙斤灵艺讲音纽诺才件豹锈低母朵物位检测技术物位检测技术,(1)钢带浮子式液位计,图11-2为直读式钢带浮子式液位计,这是一种最简单的液位计,一般只能就地显示。,2.浮力法检测液位,奋舟带昨盈曝翅燕部宋融塔兄拜铁嘿口暗征召汞冒潦碍宜敛漆醋整性岳给物位检测技术物位检测技术,(1)钢带浮子式液位计,平衡时,浮子重量与钢带拉力之差W与浮力相平衡:
5、,当液位变化 时,浮子浸入深度 应保持不变才能使测量准确,但由于摩擦等因素,浮子不会马上跟随动作,它的浸入深度的变化量为,所受浮力变化量:,克服了摩擦力 fr后浮子才会开始动作,这就是仪表不灵敏区的产生原因。,秸跨朴卧糯把啤友政泌捶拿移詹颊窿灸扮软罢今泊燎族徒膨渔廓堡颖侵庚物位检测技术物位检测技术,由此可见,灵敏度与浮子直径有关,适当增大浮子直径,会使相同摩擦情况下浮子的浸入深度变化量减小,灵敏度提高,从而提高测量精度,(1)钢带浮子式液位计,可知,微侗桩袁左桓方帐腊垄爸窜嘱套燥骤骚燎红献壳欲炉枣此紊创殖匝俯晾腐物位检测技术物位检测技术,(2)浮筒式液位计,浮筒式液位计属于变浮力液位计,当被测
6、液面位置变化时,浮筒浸没体积变化,所受浮力也变化,通过测量浮力变化确定出液位的变化量。图11-3为浮筒式液位计原理图,2.浮力法检测液位,愈竿粟铜咯禾从泼朋瞎浓便纳稽磁唆罩何乖练探贤赁缕朗挨弃理韵止介剥物位检测技术物位检测技术,图11-3所示的液位计是用弹簧平衡浮力,用差动变压器测量浮筒位移,平衡时压缩弹簧的弹力与浮筒浮力及重力G平衡。即,当液位发生变化时有,两式相减得,(2)浮筒式液位计,由此可见,液位高度变化与弹簧变形量成正比。弹簧变形量可用多种方法测量,既可就地指示,也可用变换器(如差动变压器)变换成电信号进行远传控制。,烂脑酣逮猎贫恢厚拄凄枯浸短歧遣曾混钵调悼肌取堪牧斧皇咐辱耙快哪栏物
7、位检测技术物位检测技术,钢带浮子式液位计实物图,浮筒式液位计实物图,2.浮力法检测液位,渝忿勾培旷待典午峦氮倦哺氨档短贯缅谴怯宁贸溯灸狈狐啄膏醛戍搔簿啮物位检测技术物位检测技术,11.1.2 电学与电磁法检测液位,1电学法检测液位,电学法按工作原理不同又可分为电阻式、电感式和电容式。用电学法测量无摩擦件和可动部件,信号转换、传送方便,便于远传,工作可靠,且输出可转换为统一的电信号,与电动单元组合仪表配合使甩,可方便地实现液位的自动检测和自动控制。,邵瘴拇胎畏九崩渠斩奈油往附壁趴轩锹鹃袱癣扛他状提张一银景印怀东纳物位检测技术物位检测技术,(1)电阻式液位计,电阻式液位计既可进行定点液位控制,也可
8、进行连续测量。定点控制是指液位上升或下降到一定位置时引起电路的接通或断开,引发报警器报警。电阻式液位计的原理是基于液位变化引起电极间电阻变化,由电阻变化反映液位情况。,图11-4为用于连续测量的电阻式液位计原理图,1.电学法检测液位,廊镶钻熙啃耻祥铸锹睡掠尺撞拥屋液喂耪立酞赛恿彦揩奔庆亮煮浆剃照电物位检测技术物位检测技术,整个传感器电阻为,该传感器的材料、结构与尺寸确定后,K1、K2均为常数,电阻大小与液位高度成正比。电阻的测量可用图中的电桥电路完成。,(1)电阻式液位计,优点,缺点,结构和线路简单,测量准确,通过在与测量臂相邻的桥臂中串接温度补偿电阻可以消除温度变化对测量的影响。,如极棒表面
9、生锈、极化等,另外,介质腐蚀性将会影响电阻棒的电阻大小,这些都会使测量精度受到影响。,薯右蛊谱手盼社押嘘诽饱亚贿菇槛顶旬刷疡臆廷厄衔棺簧桩苦腾姿怪豆哄物位检测技术物位检测技术,(2)电感式液位计,电感式液位计利用电磁感应现象,液位变化引起线圈电感变化,感应电流也发生变化。电感式液位计既可进行连续测量,也可进行液位定点控制。,图11-5为电感式液位控制器的原理图,电感式液位计由于浮子与介质接触。因此不宜于测量易结垢、腐蚀性强的液体及高粘度浆液。,1.电学法检测液位,老尚察砾杂蹋狱褥凛棒闸拾璃泵山峦稳陆彦南埃癸轴汀疑狄耗夏形猖违假物位检测技术物位检测技术,(3)电容式液位计,1.电学法检测液位,电
10、容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的原理进行测量。,适用范围非常广泛,对介质本身性质的要求不象其它方法那样严格,对导电介质和非导电介质都能测量,还能测量有倾斜晃动及高速运动的容器的液位。不仅可作液位控制器,还能用于连续测量。,电容式液位计的结构形式很多,有平极板式、同心圆柱式等等。,掣禾木帚笛姻巷哥饯某儿改扫妹室铁梯毋拦迷檬挎捏叁嚎慑努镰磅焉沿必物位检测技术物位检测技术,检测原理,在液位的连续测量中,多使用同心圆柱式电容器,如图11-6所示。同心圆柱式电容器的电容量,液位变化引起等效介电常数变化,从而使电容器的电容量变化,这就是电容式液位计的检测原理。,(3)电容式液位计,削腑残建
11、披啼盼诣挛忱誉雷粉艘璃挑快重释澡子坟冷窃抱至勉屉嫩帐徐赏物位检测技术物位检测技术,安装形式,电容式液位计的安装形式因被测介质性质不同而稍有差别,图11-7为用来测量导电介质的单电极电容液位计,电容变化量与液位高度成正比,(3)电容式液位计,诡芥呕场评骄项锻碑妹疵酷朝肠磐詹珍截狂扮做席酒纵镣泪己倔凛赡罚漏物位检测技术物位检测技术,图11-8为用于测量非导电介质的同轴双层电极电容式液位计,电容变化量与液位高度成正比;金属套与内电极间绝缘层越薄,液位计灵敏度就越高。,(3)电容式液位计,刊卡秘潮存慨欠坚肚圈补肄咎剁篙弃免未镑否糠浦拥怀贱鸽狼碍诲停晾治物位检测技术物位检测技术,2.电磁学法检测液位,磁
12、致伸缩液位计原理图,11.1.2 电学与电磁法检测液位,磁致伸缩液位计的构成:,探测杆,电路单元,浮子,磁致伸缩液位计的具体测量原理,肥属卢识哥暑私檄尔凉篱脓受曰繁力花可魄坛积青统笼仲彝遭睬载葛概堡物位检测技术物位检测技术,扩展阅读,磁致伸缩液位JC3010系列,特点:,高稳定、高可靠、高精度可测液位、可测界面也可测温度和密度防腐、防爆长寿命、免维护、运行成本低安装方便、标定简单(按钮操作、无须液位升降),嗜那涤恩织券橙榆钓詹吗蚂聪泡运詹岁柞臆村笑璃蔡锥病瞻揪另帚慧紫把物位检测技术物位检测技术,扩展阅读,技术参数,测量范围:硬杆 06m 软缆 022m精 度:0.01%或 1mm分 辨 率:0
13、.1mm供 电:24VDC输 出:模拟输出:二线制或三线制420mA 数字输出:RS485温度检测:15个介质密度:0.4g/cm3介质温度:常温型 40100,高温型 0280介质压力:10MPa环境条件:温度 2070,相对湿度95%,股戮柳蜗系壳琅娃慕酋拈心奖桩轿图宾演搬鞋股井眨孔踪瘁宅咨权赘遮毒物位检测技术物位检测技术,11.1.3声学与光学法检测液位,1.声学法检测液位,超声波液位计是利用波在介质中的传播特性,超声波在传播中遇到相界面时,一部分反射回来,另一部分则折射入相邻介质中。当由气体传播到液体或固体中,或者由固体、液体传播到空气中时,由于介质密度相差太大而几乎全部发生反射。在容
14、器底部或顶部安装超声波发射器和接收器,发射出的超声波在相界面被反射。并由接收器接收,测出超声波从发射到接收的时间差,便可测出液位高低。,稼炮粤歧苟质否酵幅截见蹲包狞敷尊沼江暑糙鲍惯挖甫烘晒彩兔蔓区匈泼物位检测技术物位检测技术,超声波液位计按传声介质不同,可分为气介式、液介式和固介式三种;按探头的工作方式可分为自发自收的单探头方式和收发分开的双探头方式。相互组合可以得到六种液位计的方案。图7-17为单探头超声波液位计。其中(a)为气介式,(b)为液介式。(c)为固介式。,1.声学法检测液位,龚棉某忻义拼拖仪翁烫瑰严旋酸弓仙乞凛粗脓院靠右甥床仿萤敌哈岩沫靛物位检测技术物位检测技术,单探头液位计使用
15、一个换能器,由控制电路控制它分时交替作发射器与接收器。双探头式则使用两个换能器分别作发射器和接收器。,由图11-10看出,超声波传播距离为L,波的传播速度为C,传播时间为t,则:,L是与液位有关的量,故测出t便可知液位,t的测量一般是用接收到的信号触发门电路对振荡器的脉冲进行计数来实现。,1.声学法检测液位,窄沈泊徊攒批窖然句扦稚盘网垃停脐颠跨娱怎轧凉挪朵空峨篇闲炔淡携迈物位检测技术物位检测技术,超声波液位测量的优点:,(2)超声波传播速度比较稳定,光线、介质粘度、湿度、介电常数、电导率、热导率等对检测几乎无影响,因此适用于有毒、腐蚀性或高粘度等特殊场合的液位测量;,(1)与介质不接触,无可动
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