项目四 物位检测仪表的安装维护校准

《项目四 物位检测仪表的安装维护校准》由会员分享，可在线阅读，更多相关《项目四 物位检测仪表的安装维护校准（8页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、项目四 物位检测仪表的安装维护校准任务一 物位检测仪表的选型物位检测的作用：为了确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算；为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内；对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。物位检测方法：1. 直读式物位仪表连通器式就是应用最普通的玻璃液位计，它的特点是结构简单、价廉、直观，适于现场使用，但易破损，内表面沾污，造成读数困难，不便于远传和调节。主要有玻璃管液位计、玻璃板液位计等。2应用浮力原理检测物位利用漂浮于液面上的浮标或浸没于液体中的浮筒对液位进行测量的。测量原理：当液位变化时，浮标产生相应的位移，而浮标所受到的浮力维持不变

2、，只要检测出浮标的位移就可以知道液位的高低。当液位变化时，浮筒所受到的浮力的发生变化，只要检测出浮力的变化就可以知道液位的高低。 浮力式液位计包括恒浮力式和变浮力式两类。 (1)恒浮力式液位计 恒浮力式液位计是依靠浮标或浮子浮在液体中随液面变化而升降，它的特点是结构简单、价格较低，适于各种贮罐的测量； (2)变浮力式液位计变浮力式亦称沉筒式液位计，当液面不同时，沉筒浸泡于液体内的体积不同，因而所受浮力不同而产生位移，通过机械传动转换为角位移来测量液位。此类仪表能实现远传和自动调节。3应用静压原理检测物位（1）吹泡式液位计是应用静压原理测量敞口容器液位。 压缩空气经过过滤减压阀后，再经定值器输出

3、一定的压力，经节流元件后分两路： A、一路进到安装在容器内的导管，由容器底部吹出； B、另一路进入压力计进行指示。当液位最低时，气泡吹出没有阻力，背压力零，压力计指零；当液位增高时，气泡吹出要克服液柱的静压力，背压增加，压力指示增大。因此，背压即压力计指示的压力大小，就反映了液面的高低。吹泡式液位计结构简单、价廉，适用于测量具有腐蚀性、粘度大和含有悬浮颗粒的敞口容器的液位，但精度较低。（2）差压变送器测量液位时的零点迁移问题（重点）差压式液位计有气相和液相两个取压口。气相取压点处压力为设备内气相压力；液相取压点处压力除受气相压力作用外，还受液柱静压力的作用，液相和气相压力之差，就是液柱所产生的

4、静压力。 这类仪表包括气动、电动差压变送器及法兰式液位变送器，安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。利用差压变送器测量液位时，差压变送器将由液位形成的差压P转换成相应的统一标准电信号输出。然而，由于安装位置条件不同，往往存在着仪表零点迁移问题。4. 应用电学原理检测物位电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它是一根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数1和液面上的介电常数2不同，比如：12，则当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，值减小，电容量

5、也减小。所以，可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。电容液位计的灵敏度主要取决于两种介电常数的差值，而且，只有1和2的恒定才能保证液位测量准确，因被测介质具有导电性，所以金属棒电极都有绝缘层覆盖。电容液位计体积小，容易实现远传和调节，适用于具有腐蚀性和高压的介质的液位测量。5. 应用超声波反射检测物位 声波可以在气体、液体、固体中传播，并具有一定的传播速度。当声波从一种介质向另一种介质传播时，在两种密度不同，声速不同的介质的分界面上，传播方向便发生改变，即一部分被反射，一部分折射入相邻介质内。若声波从液体或固体传播到气体时，或相反的情况下，由于两种介质的密度相差悬殊，声波几乎全部被反射

6、。因此，测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界面发射超声波，经过时间t后，便可接收到从界面反射回来的回波信号。此类仪表精度高、反应快，但成本高、维护维修困难，都用于要求测量精度较高的场合。6. 应用射线被物体吸收的特性检测物位放射形物位计是利用物位的高低对放射形同位素的射线吸收程度不同来测量物位高低的，它的测量范围宽，可用于低温、高温、高压容器中的高粘度、高腐蚀、易燃易爆介质物位的测量。但此类仪表成本高，使用维护不方便，射线对人体危害性大。7应用物位对光波的遮断和反射原理检测物位这类物位计利用的光源有普通白炽灯、激光等。一、差压式液位计1工作原理差压式液位计，是利用容器内液位改变时

7、，由液柱产生的静压也相应变化的原理工作的，如图4-1所示。 图4-1 差压式液位计原理图 图4-2 压力表式液位计将差压变送器的一端接液相，另一端接气相时 (4-1) (4-2)上面两式相减得到 (4-3)当用差压式液位计来测量液位时，若被测容器是敞口的，气相压力为大气压时，只需将差压变送器的负压室通大气即可，这时若不需要远传信号，也可以在容器底部安装压力表来直接测量液位的高低，如图4-2所示。若容器是受压的，则需将差压计的负压室与容器的气相相连接，以平衡气相压力p2的静压作用。2零点迁移问题在使用差压变送器测量液位时，一般来说图4-3 负迁移示意图实际应用中，如图4-3所示，为防止容器内液体

8、和气体进入变送器而造成管线堵塞或腐蚀，并保持负压室的液柱高度恒定，在变送器正、负压室与取压点之间分别装有隔离罐，并充以隔离液。若被测介质密度为，隔离液密度为，这时正、负室压力分别为则正、负压室间的压力差为即 (4-4)将式(4-4)与式(4-3)进行对比，发现这时压差减少了一项，也就是说对比无迁移情况，相当于在负压室多了一项压力，其值为。假设我们采用的是DDZ-III型差压变送器，其输出范围是420mA的电流信号。在无迁移时，当H =0时，正负压室的差压p=0，变送器输出为I0=4mA；当H= Hmax时，差压pmax =gHmax，变送器的输出信号20 mA。但是有迁移时，根据式(7-4)，

9、由于有固定压差的存在，当H =0时，变送器输出必定小于4mA；当H= Hmax时，变送器的输出必定也小于20 mA。为了使仪表的输出能正确反映液位的数值，必须设法抵消固定压差的作用，使得当H =0时，变送器输出仍然为I0=4mA；当H= Hmax时，变送器的输出信号仍然为20 mA。采用的方法一般是在仪表上加一弹簧装置，以抵消固定压差的作用，我们称这种方法为“迁移”，用来进行迁移的弹簧称为迁移弹簧。这里迁移弹簧的作用是改变变送器的零点。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，

10、它不改变量程的大小。例如某差压变送器的测量范围为05000Pa，当压差由0变化到5000Pa时，变送器的输出将由4mA变化到20mA，这是无迁移的情况，如图4-4中曲线a所示。负迁移如曲线b所示。 图4-4 正负迁移示意图 图4-5 正迁移示意图由于工作条件的不同，有时会出现正迁移的情况，如图4-5所示，变送器的安装位置比容器的最低液位（H=0）低h，则当H =0时，正压室多了一项附加压力，即当H =0时，这时变送器输出为4mA。画出此时变送器的输出与输入压差之间的关系就如同图7-4中曲线c所示。在差压变送器的产品手册中，通常注明是否带有迁移装置以及相应的迁移量范围，应根据现场的具体情况予以正

11、确选用。3.用法兰式差压变送器测量液位为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器，如图4-6所示。法兰式差压变送器的测量部分及气动转换部分的动作原理与差压变送器相同。图4-6 法兰式差压变送器测量液位示意图(1法兰式测量头；2毛细管；3变送器)二、电容式物位计1.测量原理在平行板电容器之间，充以不同介质时，电容量的大小也有所不同。因此，可以通过测量电容量的变化来检测液位、料位和两种不同液体的分界面。 图4-7电容器的组成 图4-8 非导电介质的液位测量 (1内电极；2外电极) (1内电极；2外

12、电极；3绝缘套；4流通小孔)如图4-7所示，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和介质的介电常数的乘积成比例。 这样，将电容传感器插入被测物料中，电极浸入物料中的深度随物位高低变化，必然引起其电容量的变化，从而可检测出物位。2.液位的检测对非导电介质液位测量的电容式液位传感器原理如图4-8所示。当液位为零时，仪表调整零点，其零点的电容为 当液位上升为H时，电容量变为电容量的变化为因此，电容量的变化与液位高度H成正比。该法是利用被测介质的介电系数与空气介电系数0不等的原理进行工作，（-0）值越大，仪表越灵敏。电容器两极间的距离越小，仪表越灵敏。 3.料位的检测用电容法可

13、以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间磨损较大，容易“滞留”，可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。 图4-9 料位检测 图4-10 核辐射物位计示意图(1金属电极棒；2容器壁) (1辐射源；2接受器)图4-9所示为用金属电极棒插入容器来测量料位的示意图。 电容量变化与料位升降的关系为电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。但由于电容变化量不大，要精确测量，需借助较复杂的电子线路。另外，还应注意介质浓度、温度变化时，其介电系数也要发生变化这种情况，以便及时调整仪表，达到预想的测量目的。三、核辐射物位计射线的透射强度随着通过介质层厚度的增加而减弱，具体关系见下式。图4-1

14、0是核辐射物位计的原理示意图。辐射源1射出强度为的射线，接受器2用来检测透过介质后的射线强度I，再配以显示仪表就可以指示物位的高低了。这种物位仪表由于核辐射线的突出特点，即能够透过如钢板等各种固体物质，因此能够完全不接触被测物质，适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态的介质的物位测量，还可以测量高温融熔金属的液位。由于核辐射线特性不受温度、湿度、压力、电磁场等影响，所以可在高温、烟雾、尘埃、强光及强电磁场等环境下工作。但由于放射线对人体有害，使用范围受到一些限制。四、称重式液罐计量仪该计量仪既能将液位测得很准，又能反映出罐中真实的质量储量。图4-11 称重式液罐

15、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)称重仪根据天平原理设计，其原理如图4-11所示。罐顶压力p1与罐底压力p2分别引至下波纹管1与上波纹管2。两波纹管的有效面积A1相等，差压引入两波纹管，产生总的作用力，作用于杠杆系统，使杠杆失去平衡，于是，通过发讯器、控制器接通电机线路，使可逆电机7旋转，并通过丝杆6带动砝码5移动，直至由砝码作用于杠杆的力矩与测量力作用于杠杆的力矩平衡时，电机才停止转动，杠杆平衡。这时砝码离支点的距离L2与液罐中总的质量储量之间的关系为式中，M是砝码质量，L1是波纹管与支点的距离，A1是波纹管有效面积，

16、是被测介质密度，K是仪表常数，A是均匀液罐的截面积，M0是液罐内总的液体储量。任务二 物位检测仪表的安装校准一、差压式液位计的安装若是测量敞口容器的液位，安装时在容器上预留上、下两个孔，上孔可以不接任何加工件，也可以配一个法兰盘，中心开个小孔，通大气；下孔接差压变送器的正压室，下孔处安装时注意要配一个法兰，法兰接管装一个截止阀，阀后配管直接接差压变送器的正压室即可。差压变送器的负压室放空。若是测量有压容器，按照设计要求，配上两对法兰(包括垫片和螺栓)，配上满足压力与介质测量要求的两个截止阀及配管，上孔与负压室相连，下孔接正压室即可。生产实践中常常需要测量产生蒸汽的锅炉或废热锅炉的液位。负压是气、液两相混合，为测量正确起见，加装冷凝罐，如图4-12所示。图4-12 用差压式液位计测量废热锅炉液位二、物位测量仪表的校准差压式液位计的差压变送器的就地校准问题，请参见差压式流量计中所述内容。任务三 物位检测仪表的维护物位检测故障判断思路：以化工生产中常见的液位测量为例，故障现象：液位指示不正常，偏高或偏低。以电动浮筒液位变送器为检测仪表，首先需了解工艺状况、工艺介质，如被测对象是精馏塔、反应釜还是储槽(罐)、反应器等，故障判断处理可按图5-12所示思路进行。 图7-13 液位检测故障判断思路