建筑环境测试技术 教学课件 ppt 作者 陈友明 第8章

第8章,8.1 概述 8.1.1 液位的概念及其测量的意义 8.1.2 液位测量仪表的分类 8.1.3 液位测量存在的主要问题 8.2 直读式液位计 8.3 静压式液位测量仪表 8.3.1 压力计式液位计 8.3.2 差压式液位计 8.4 浮力式液位测量仪表 8.4.1 浮子式液位计 8.4.2 浮筒式液位测量仪表 8.5 电容式液位测量仪表,第8章,8.5.1 概述 8.5.2 用于导电介质的电容液位计 8.5.3 用于非导电介质的电容液位计 8.5.4 特点和使用 8.6 超声液位计 8.6.1 概述 8.6.2 超声液位测量的特点 8.6.3 工作原理 8.6.4 超声液位计的选用,8.1 概述,8.1.1 液位的概念及其测量的意义 8.1.2 液位测量仪表的分类 8.1.3 液位测量存在的主要问题,8.1.1 液位的概念及其测量的意义,1)液位是液体物料耗量或产量计量的参数。 2)液位是保证连续生产和设备安全的重要参数。,8.1.2 液位测量仪表的分类,1)直读式液位测量仪表。 2)静压式液位测量仪表。 3)浮力式液位测量仪表。 4)电气式物位测量仪表。 5)声学式液位测量仪表。 6)光学式液位测量仪表。 7)核辐射式液位测量仪表。,8.1.3 液位测量存在的主要问题,1)测量存在盲区。 2)工业用的任何仪表都有可靠性要求，尤其是安全防爆问题不容忽视，但液位仪表更具有特殊性，如应用于高压容器、挥发性物料及有毒物料的液位仪表应特别注意防泄漏。 3)液面不平。 4)物性参数不均匀且变化。 5)特殊情况。,8.2 直读式液位计,图8-1 直读式液位计 a)开口容器液位测量 b)密闭容器液位测量 1容器 2被测液体 3阀门 4玻璃管,8.3 静压式液位测量仪表,8.3.1 压力计式液位计 8.3.2 差压式液位计,8.3.1 压力计式液位计,1.基本原理 2.法兰式压力液位计,1.基本原理,图8-2 压力计式液位计 1容器 2被测液体 3阀门 4导压管 5压力表,2.法兰式压力液位计,图8-3 法兰式压力液位计 1被测液体 2容器 3法兰 4压力变送器,8.3.2 差压式液位计,1.普通型差压式液位计 2.带隔离罐的差压式液位计,1.普通型差压式液位计,图8-4 普通型差压式液位计原理示意图 1容器 2被测液体 3、8阀门 4差压变送器 5差压变送器正压室 6差压变送器负压室 7导压管,2.带隔离罐的差压式液位计,图8-5 带隔离罐的差压式液 位计原理示意图 1被测液体 2容器 3导压管 4、6、11阀门 5隔离罐 7隔离液 8差压变送器 9差压变送器负压室 10差压变送器正压室,8.4 浮力式液位测量仪表,8.4.1 浮子式液位计 8.4.2 浮筒式液位测量仪表,8.4.1 浮子式液位计,1.浮子漂浮基本原理 2.典型浮子液位计,1.浮子漂浮基本原理,图8-6 浮子漂浮基本原理 a)初始状态的浮子位置 b)液位上升H时的浮子位置,2.典型浮子液位计,1) 用于常压或敞口容器的浮子重锤液位计。 2)用于密闭容器的浮子重锤液位计。,图8-7 用于常压或敞口容器 的浮子重锤液位计 1浮子 2滑轮 3钢丝绳 4重锤 5指针 6标尺,图8-8 用于密闭容器的浮子重锤液位计 1导轮 2铁心 3磁铁 4浮子 5非导磁管 6滑轮 7钢丝绳 8重锤 9指针 10标尺,8.4.2 浮筒式液位测量仪表,图8-9 浮筒式液位计原理图 a)初始状态的浮筒 b)液位为H时的浮筒 1变压器 2铁心 3连杆 4弹簧 5固定端 6浮筒,8.5 电容式液位测量仪表,8.5.1 概述 8.5.2 用于导电介质的电容液位计 8.5.3 用于非导电介质的电容液位计 8.5.4 特点和使用,8.5.1 概述,1.平板电容器 2.同轴圆筒电容器,1.平板电容器,当极板面积S、极板间距d和介电常数三个参数中任何一个发生变化时，都会引起电容量C的改变。这样就可以根据被测液体的不同性质，采用不同结构的电极，使液面升降时能改变其中一个参数，通过测量电容量的变化来测量液位、两种不同液体的相界面，即可构成不同的电容式液位测量仪表。,2.同轴圆筒电容器,可以看出，对于给定的圆筒电容器，即D、d一定时，电容量C与电极长度L和介电常数的乘积成正比。,8.5.2 用于导电介质的电容液位计,1)在有液体的高度H范围内，导电液体作为电容器外电极，其内径为绝缘层的直径D，介电层为绝缘塑料套管或搪瓷，该部分的电容为 2)无液体部分的电容与空容器的类似，只是电极覆盖长度仅为容器上部的气体部分长度LH，该部分的电容为,8.5.2 用于导电介质的电容液位计,图8-10 同轴圆筒电容器 1内电极 2外电极,8.5.2 用于导电介质的电容液位计,图8-11 用于导电液体的电容 液位计原理示意图 1内电极 2绝缘层 3虚假液位 4容器,8.5.3 用于非导电介质的电容液位计,1.同轴套筒电极式电容液位计 2.裸金属电极电容液位计,1.同轴套筒电极式电容液位计,图8-12 同轴套筒电极式电 容液位计原理示意图 1内电极 2绝缘支架 3虚假液 位 4开孔 5外电极 6容器,2.裸金属电极电容液位计,图8-13 裸金属电极电容液 位计原理示意图 1内电极 2虚假液位 3容器,8.5.4 特点和使用,1.特点 2.使用,1.特点,1)被测介质适用性广。 2)适于各种恶劣的工况条件，工作压力从真空到7 MPa，工作温度从。 3)测量结果与介质密度、化学成分等因素无关。 4)无可动部件，结构简单、性能可靠，造价低廉。 5)要求液位的介电常数与空气介电常数差别大，且需用高频电路。 6)使用时需注意分布电容的影响。,2.使用,电容式物位测量仪表的上述特点决定了它在物位测量中的重要地位。但在实际应用时，应注意准确选型和正确使用。 测两种液体间的相界面时，如均为不导电液体，可在用于非导电介质的电容物位测量仪表中任选一种。使用时应注意：其灵敏度与两种液体的介电常数之差成正比，这和浮力式物位测量仪表要求的密度差大相对应。如果两种液体密度相近而介电常数差别大，电容法便可大显身手。如其中一种(只限一种)为导电液体，就必须用包有绝缘层的电极。,8.6 超声液位计,8.6.1 概述 8.6.2 超声液位测量的特点 8.6.3 工作原理 8.6.4 超声液位计的选用,8.6.1 概述,超声液位测量是一种非接触式的液位测量方法，应用领域十分广泛。既可测量液位，又可测量料位。超声波液位测量是利用超声波在气体、液体和固体介质中传播的回声测距原理进行测量的，超声波发射到分界面(即液体表面或物料表面)后产生反射，由接收换能器接收反射回波，利用发射到接收的时间间隔及声速，通过计算可得到液位高度。按传声介质不同，又可分为气介式、液介式和固介式三种。常用的是前两种，在实际测量时，有时液面会有气泡、悬浮物、波浪或沸腾，引起反射混乱，产生测量误差，因此在上述复杂情况下宜采用固介式液位计，它不会因为上述原因产生反射混乱或声束偏转。,8.6.2 超声液位测量的特点,1)超声波液位传感器可与液体不直接接触，安装维护方便，价格便宜。 2)测量精确度高，可达0.1，测量范围大，可达10-2104m，以及换能器寿命长。 3)超声波不受光线、液体的影响，其传播速度并不直接与媒质的介电常数、电导率、热导率有关，因此超声波传感器广泛用于测量腐蚀性和侵蚀性液体及性质易变的液位。,8.6.3 工作原理,1.液介式超声液位计 2.气介式超声液位计,1.液介式超声液位计,图8-14 液介式超声液位计 a)单探头方式 1换能器 2发射电路 3接收电路 4单片机 b)双探头方式 1接收换能器 2发射换能器 3发射电路 4接收电路 5单片机,2.气介式超声液位计,图8-15 气介式超声液位计 a)单探头方式 1换能器 2发射电路 3接收电路 4单片机 b)双探头方式 1接收换能器 2发射换能器 3发射电路 4接收电路 5单片机,8.6.4 超声液位计的选用,选用超声液位计时，是选择单探头还是双探头，主要应根据测量对象的具体情况考虑。一般多采用单探头方案，因为单探头简单、安装方便、维修工作量也较小，可以直接测出液位高度h，不必修正。但是，单探头方案有一个接收盲区问题。在发射超声波脉冲时，要在探头上加比较高的激励电压，这个电压虽然持续时间较短，但在停止发射时，在探头上仍存在一定的余振。如果在余振时间内将探头转向接收放大线路，则放大器的输入将还有一个足够强的信号。显然在这段时间内，即使能收到回波信号，该信号也很难被分辨出来，因此称这段时间为盲区时间。过了盲区时间后，接收换能器才能分辨回波信号。探头的盲区时间与结构参数、工作电压、频率等因素有关，可以通过实验确定。如果知道盲区时间，再求得超声波的传播速度，就可以确定盲区距离。由于盲区距离的限制，采用该方案时，不能测量小于盲区距离的液位。,