1、物位測量一、定義及檢測方法分類一、定義及檢測方法分類物位的物位的定義定義：物位是物位是液位、料位、界位的總稱液位、料位、界位的總稱。對物位進行測量、指示和控制的儀表，稱對物位進行測量、指示和控制的儀表，稱物位檢測儀物位檢測儀表表。物位測量的意義及目的物位測量的意義及目的正確測得容器中儲藏物質的容量或重量；正確測得容器中儲藏物質的容量或重量；監視或控制容器內的介質物位，使它保持在一定的工藝要監視或控制容器內的介質物位，使它保持在一定的工藝要求的高度，或對它的上、下限位置進行報警，以及根據物求的高度，或對它的上、下限位置進行報警，以及根據物位來連續監視或調節容器中流入與流出物料的平衡。位來連續監視

2、或調節容器中流入與流出物料的平衡。所以，一般測量物位有所以，一般測量物位有兩種目的兩種目的：(1)一種是對物位測量的一種是對物位測量的絕對值要求非常準確絕對值要求非常準確，借以確定容器，借以確定容器或儲存庫中的原料、輔料、半成品或成品的數量；或儲存庫中的原料、輔料、半成品或成品的數量；(2) 另一種是對物位測量的另一種是對物位測量的相對值要求非常準確相對值要求非常準確，要能迅速，要能迅速正確反映某一特定水準面上的物料相對變化，用以連續控正確反映某一特定水準面上的物料相對變化，用以連續控制生產工藝過程，即利用物位儀表進行監視和控制。制生產工藝過程，即利用物位儀表進行監視和控制。一、定義及檢測方法

3、分類一、定義及檢測方法分類物位檢測儀表的物位檢測儀表的分類分類：由于被測對象種類繁多，檢測的條件和環境也有很大由于被測對象種類繁多，檢測的條件和環境也有很大差別，所以物位檢測的方法有多種多樣，以滿足不同差別，所以物位檢測的方法有多種多樣，以滿足不同生產過程的測量要求。生產過程的測量要求。物位檢測儀表按物位檢測儀表按測量方式測量方式可分為可分為連續測量連續測量和和定點測量定點測量兩大類。兩大類。n連續測量方式能持續測量物位的變化。n定點測量方式則只檢測物位是否達到上限、下限或某個特定位置，定點測量儀表一般稱為物位開關物位開關。按按工作原理工作原理分類，物位檢測儀表有分類，物位檢測儀表有直讀式、靜

4、壓式、直讀式、靜壓式、浮力式、機械式、電氣式浮力式、機械式、電氣式等。等。一、一、 定義及檢測方法分類定義及檢測方法分類（1）直讀式物位儀表直讀式物位儀表采用側壁開窗口或旁通管方式，直接顯示容器中物位采用側壁開窗口或旁通管方式，直接顯示容器中物位的高度。方法可靠、準確，但是只能就地指示。主要的高度。方法可靠、準確，但是只能就地指示。主要用于液位檢測和壓力較低的場合。用于液位檢測和壓力較低的場合。（2）差壓式物位儀表差壓式物位儀表基于流體靜力學原理，適用于液位檢測。基于流體靜力學原理，適用于液位檢測。容器內的液面高度與液柱重量所形成的靜壓力成比例容器內的液面高度與液柱重量所形成的靜壓力成比例關系

5、，當被測介質密度不變時，通過測量參考點的壓關系，當被測介質密度不變時，通過測量參考點的壓力可測知液位。力可測知液位。這類儀表有這類儀表有壓力式壓力式和和差壓式差壓式等型式。等型式。4.1 常用物位檢測儀表常用物位檢測儀表利用靜壓原理測量液位：1 1、工作原理、工作原理靜壓式液位計是根據液體在容器內的液位與液柱高度產靜壓式液位計是根據液體在容器內的液位與液柱高度產生的靜壓力成正比的原理進行工作的。生的靜壓力成正比的原理進行工作的。將壓力計與容器底部相連，根據流體靜力學原理，所測將壓力計與容器底部相連，根據流體靜力學原理，所測壓力與液位的關系壓力與液位的關系為： 舉例說明舉例說明3.1 常用物位檢

6、測儀表常用物位檢測儀表舉例說明舉例說明（3）浮力式物位儀表）浮力式物位儀表其工作原理基于阿基米德定律，適用于液位檢測。漂其工作原理基于阿基米德定律，適用于液位檢測。漂浮于液面上的浮子或浸沒在液體中的浮筒，在液面變浮于液面上的浮子或浸沒在液體中的浮筒，在液面變動時其浮力會產生相應的變化，從而可以檢測液位。動時其浮力會產生相應的變化，從而可以檢測液位。這類儀表有各種這類儀表有各種浮力式液位計浮力式液位計、浮筒式液位計浮筒式液位計等。等。 浮力式液位計：浮力式液位計： 浮力式液位計有兩類：浮力式液位計有兩類： 恒浮力式：恒浮力式：在測量過程中浮力維持不變的，如浮標、浮在測量過程中浮力維持不變的，如浮

7、標、浮球等液位計球等液位計. . 變浮力式變浮力式：根據浮筒在液體內浸沒的程度不同、所受的：根據浮筒在液體內浸沒的程度不同、所受的浮力不同來測定液位的高低浮力不同來測定液位的高低. .（4 4）電磁式物位儀表）電磁式物位儀表將電氣式物位敏感元件置于被測介質中，當物位變化時其電將電氣式物位敏感元件置于被測介質中，當物位變化時其電氣參數如電阻、電容等也將改變，通過檢測這些電量的變氣參數如電阻、電容等也將改變，通過檢測這些電量的變化可知物位。化可知物位。 （5 5）輻射式物位儀表輻射式物位儀表輻射式物位儀表是根據被測物質對放射線的吸收、散射輻射式物位儀表是根據被測物質對放射線的吸收、散射等特性而設計

8、制造的。等特性而設計制造的。（6 6）聲波式物位儀表聲波式物位儀表（7 7）光學式物位儀表）光學式物位儀表3.1 常用物位檢測儀表常用物位檢測儀表恒浮力法測量液位的原理：恒浮力法測量液位的原理：3 3、浮力式物位儀表、浮力式物位儀表3.1 常用物位檢測儀表常用物位檢測儀表平衡時：平衡時：浮標的重量浮標的重量-浮力浮力=平衡物的重量。平衡物的重量。 即即:W-F=G當液位上升時：當液位上升時： 浮標浸沒部分增加，浮力增大，浮標浸沒部分增加，浮力增大，W-F P2 ，則變送器高低壓室的壓力分別為：，則變送器高低壓室的壓力分別為：4.2 常用物位檢測儀表常用物位檢測儀表高低壓室所感受的壓差為高低壓室

9、所感受的壓差為l與無遷移情況的相比較，總的差壓減少了與無遷移情況的相比較，總的差壓減少了 ，4.2 常用物位檢測儀表常用物位檢測儀表即相當于在即相當于在低壓室低壓室增加了一個恒定的靜壓增加了一個恒定的靜壓由于它的存在，使得當由于它的存在，使得當 H =0 時，時， p= -（ h2 - h1 ）p g 此時變送器的輸出必然小于此時變送器的輸出必然小于 4mA ，當當 H =Hmax 時，變送器的輸出也達不到時，變送器的輸出也達不到 20mA 。為了使變送器輸出與被測液位之間仍然保持無遷移情況的為了使變送器輸出與被測液位之間仍然保持無遷移情況的對應關系。就必須借助差壓變送器的零點遷移功能來抵消對

10、應關系。就必須借助差壓變送器的零點遷移功能來抵消這靜壓力的影響。使得當這靜壓力的影響。使得當 p =-（ h2- h1）pg 時，變時，變送器的輸出為送器的輸出為 4mA 。這種情況就是負遷移。這種情況就是負遷移。4.2 常用物位檢測儀表常用物位檢測儀表針對上述三種情況，如果選用的差壓變送器測量范圍為針對上述三種情況，如果選用的差壓變送器測量范圍為 0 5kPa ，且零點通過遷移功能抵消的固定靜壓分別為，且零點通過遷移功能抵消的固定靜壓分別為+2kPa 和和 -2kPa ，則這臺差壓變送器零點遷移特性曲線，則這臺差壓變送器零點遷移特性曲線如圖如圖 所示。所示。 第四節第四節 物位檢測及儀表物位

11、檢測及儀表圖3-40 正負遷移示意圖圖3-41 正遷移示意圖 某差壓變送器的測量范圍為05000Pa，當壓差由0變化到5000Pa時，變送器的輸出將由4mA變化到20mA，這是無遷移的情況，如左圖中曲線a所示。負遷移如曲線b所示，正遷移如曲線c所示。 特別注意特別注意由上述分析可見，無論是正遷移還是負遷移，均是改變了由上述分析可見，無論是正遷移還是負遷移，均是改變了測量的起始位置測量的起始位置(零點零點)，即，即改變差壓計測量范圍的上、下改變差壓計測量范圍的上、下限限，但，但它的量程不變它的量程不變。在差壓變送器的規格中，一般需注有是否帶正、負遷移裝在差壓變送器的規格中，一般需注有是否帶正、負

12、遷移裝置。置。型號后面型號后面加加“A”的為正遷移的為正遷移加加“B”的為負遷移的為負遷移，無，無“A”或或“B”的為無遷移。必須根據現場要求正確選用。的為無遷移。必須根據現場要求正確選用。第四節第四節 物位檢測及儀表物位檢測及儀表3.3.用法蘭式差壓變送器測量液位用法蘭式差壓變送器測量液位圖3-42 法蘭式差壓變送器測量液位示意圖1法蘭式測量頭；2毛細管；3變送器 單法蘭式單法蘭式 雙法蘭式雙法蘭式 為了解決測量具有腐蝕性或含有結晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時引壓管線被腐蝕、被堵塞的問題，應使用在導壓管入口處加隔離膜盒隔離膜盒的法蘭式差壓變送器，如下圖所示。 第四節第四節 物位檢測及儀

13、表物位檢測及儀表三、電容式物位傳感器dDLCln2圖3-43 電容器的組成1內電極；2外電極當當 D 和和 d 一定時，電容量一定時，電容量 C C 的大小與的大小與極板的長度極板的長度 L 和介質的介電常數和介質的介電常數的乘積的乘積成比例。成比例。 通過測量電容量的變化可以用來檢測液位、料位和兩種不同液體的分界面。 第四節第四節 物位檢測及儀表物位檢測及儀表dDLCln200dDHLdDHCln2ln203-44 非導電介質的液位測量1內電極；2外電極；3絕緣套；4流通小孔當液位為零時，儀表調整零點，其零點的電容為 HKdDHCCCiXln200對非導電介質液位測量的電容式液位傳感器原理如

14、下圖所示。當液位上升為H時，電容量變為電容量的變化為第四節第四節 物位檢測及儀表物位檢測及儀表 電容量的變化與液位高度電容量的變化與液位高度H H成正比。該法是利用被成正比。該法是利用被測介質的介電系數測介質的介電系數與空氣介電系數與空氣介電系數0 0不等的原理進不等的原理進行工作，（行工作，（- -0 0）值越大，儀表越靈敏。電容器兩）值越大，儀表越靈敏。電容器兩極間的距離越小，儀表越靈敏。極間的距離越小，儀表越靈敏。 第四節第四節 物位檢測及儀表物位檢測及儀表 用電容法可以測量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。由于固體間磨損較大，容易“滯留”，可用電極棒及容器壁組成電容器的兩極來測量非導電固體料

15、位。dDHCXln201金屬電極棒；2容器壁左圖所示為用金屬電極棒插入容器來測左圖所示為用金屬電極棒插入容器來測量料位的示意圖。量料位的示意圖。 電容量變化與料位升降的關系為電容量變化與料位升降的關系為圖3-45 料位檢測第四節第四節 物位檢測及儀表物位檢測及儀表 電容物位計的傳感部分結構簡單、使用方便。電容物位計的傳感部分結構簡單、使用方便。 需借助較復雜的電子線路。需借助較復雜的電子線路。 應注意介質濃度、溫度變化時，其介電系數也要應注意介質濃度、溫度變化時，其介電系數也要發生變化這種情況。發生變化這種情況。分為分為3種工作方式種工作方式Summary(a)適用于立式圓筒形導電容器，非導電

16、液體或固體粉末適用于立式圓筒形導電容器，非導電液體或固體粉末的物位測量。的物位測量。在這種應用中，器壁為電容的外電極，沿軸線插入金在這種應用中，器壁為電容的外電極，沿軸線插入金屬棒，作為內電極。屬棒，作為內電極。(c)適用于立式圓筒形導電容器，且物料為導電性液體的適用于立式圓筒形導電容器，且物料為導電性液體的液位測量。液位測量。Summary(b)適用于非金屬容器，或雖為金屬容器，但非立式圓筒適用于非金屬容器，或雖為金屬容器，但非立式圓筒形，物料為非導電性液體的液位的測量。形，物料為非導電性液體的液位的測量。在這種應用中，中心棒狀電極的外面套有一個同軸金在這種應用中，中心棒狀電極的外面套有一個

17、同軸金屬筒，并通過絕緣支架互相固定，金屬筒的上下開口，屬筒，并通過絕緣支架互相固定，金屬筒的上下開口，或整體上均勻分布多個小孔，使筒內外的液位相同。或整體上均勻分布多個小孔，使筒內外的液位相同。中央圓棒與金屬套筒構成兩個電極，電容的中間介質中央圓棒與金屬套筒構成兩個電極，電容的中間介質為氣體和液體物料。為氣體和液體物料。這樣組成的電容這樣組成的電容Cx與容器的形狀無關，只取決于液位與容器的形狀無關，只取決于液位的高低。由于固體粉粒容易滯留在極間，所以此種電的高低。由于固體粉粒容易滯留在極間，所以此種電極不適于固體物位的測量。極不適于固體物位的測量。Summary第四節第四節 物位檢測及儀表物位

18、檢測及儀表四、核輻射物位計HeII0射線的透射強度隨著，具體關系見式（3-63）。（3-633-63）圖3-46 核輻射物位計示意圖1輻射源；2接受器 適用于高溫、高壓容器、強腐蝕、劇毒、有爆炸性、黏滯性、易結晶或沸騰狀態的介質的物位測量，還可以測量高溫融熔金屬的液位。 可在高溫、煙霧等環境下工作。 但由于放射線對人體有害，使用范圍受到一些限制。 四、核輻射物位計四、核輻射物位計核輻射式物位儀表是根據被測物質對放射線的吸收、散核輻射式物位儀表是根據被測物質對放射線的吸收、散射等特性而設計制造的。射等特性而設計制造的。不同的物質對射線的吸收能力也不同，當放射線穿過一不同的物質對射線的吸收能力也不

19、同，當放射線穿過一定的被測介質時，由于介質的吸收作用，會使射線的輻定的被測介質時，由于介質的吸收作用，會使射線的輻射強度隨著被測介質的厚度而按指數衰減。所以只要測射強度隨著被測介質的厚度而按指數衰減。所以只要測出通過介質射線強度就可獲得物位高度。出通過介質射線強度就可獲得物位高度。式中式中I為穿過厚度為為穿過厚度為X的物質后的輻射強度；的物質后的輻射強度；I0為射入物為射入物質前的輻射強度；質前的輻射強度；為物質的吸收系數為物質的吸收系數 ；H為介質層厚度。為介質層厚度。屬于非接觸測量，屬于非接觸測量，放射性安全防護措施需放射性安全防護措施需按有關規范操作按有關規范操作。特別注意特別注意六、光

20、纖式液位計六、光纖式液位計第四節第四節 物位檢測及儀表物位檢測及儀表七、稱重式液罐計量儀該計量儀既能將該計量儀既能將，又能反映出罐中，又能反映出罐中。21121MgLLAppgHpp12HKHMLAL112HAM0AMH0杠桿平衡時由于（3-57）代入（3-57）（3-58）如果液罐是均勻截面（3-59）（3-60）第四節第四節 物位檢測及儀表物位檢測及儀表02MKLiAMLAAKKi11圖3-51 稱重式液罐計量儀1下波紋管；2上波紋管；3液相引壓管；4氣相引壓管；5砝碼；6絲杠；7可逆電機；8編碼盤；9發訊器式中如果液罐的橫截面積A為常數，得將式（將式（3-603-60）代入式（）代入式（

21、3-583-58），得），得02MAKL （3-61）八、物位測量儀表的選型八、物位測量儀表的選型選用液位和界位測量儀表時，一般需考慮下列幾種因素。選用液位和界位測量儀表時，一般需考慮下列幾種因素。（1）液面范圍和精度要求液面范圍和精度要求，儀表的顯示方式及其控制功能。，儀表的顯示方式及其控制功能。（2）流體特性流體特性。如溫度、壓力、密度、流體是否污濁、是否含。如溫度、壓力、密度、流體是否污濁、是否含固體、是否氣化、是否有腐蝕性、結晶及粘附等。固體、是否氣化、是否有腐蝕性、結晶及粘附等。（3）在測量范圍內，）在測量范圍內，流體是否受擾動流體是否受擾動。（4）儀表安裝場所儀表安裝場所。如儀表的

22、安裝高度、防爆要求等。如儀表的安裝高度、防爆要求等。對于大多數工藝對象的液面、界面測量，選用差壓式儀表、對于大多數工藝對象的液面、界面測量，選用差壓式儀表、浮力式儀表即可滿足要求。當不滿足時，則可選用電容式、浮力式儀表即可滿足要求。當不滿足時，則可選用電容式、核輻射式、稱重式液罐、超聲波式等液位儀表。核輻射式、稱重式液罐、超聲波式等液位儀表。在選用料位測量儀表時，則需考慮物料的粒度、安息角及其在選用料位測量儀表時，則需考慮物料的粒度、安息角及其導電性能、料倉的結構形式及測量要求等。測量料位的儀表導電性能、料倉的結構形式及測量要求等。測量料位的儀表通常有電容式、核輻射式、阻旋式、重錘式等幾種。通

23、常有電容式、核輻射式、阻旋式、重錘式等幾種。1、試述物位測量的意義及目的。、試述物位測量的意義及目的。2、怎樣選用物位測量儀表？通常需考慮哪些因素？、怎樣選用物位測量儀表？通常需考慮哪些因素？3、在進行液位測量時，法蘭式差壓變送器和普通差壓變、在進行液位測量時，法蘭式差壓變送器和普通差壓變送器相比，有什么優缺點？送器相比，有什么優缺點？4、為什么要用法蘭式差壓變送器？它有哪幾種結構型式？、為什么要用法蘭式差壓變送器？它有哪幾種結構型式？5、“正遷移正遷移”和和“負遷移負遷移”有什么不同？如何判斷？有什么不同？如何判斷？6. 試述物位計的分類及其工作原理。試述物位計的分類及其工作原理。課堂提問？

24、課堂提問？課堂提問答案課堂提問答案1、試述物位測量的意義及目的試述物位測量的意義及目的。答：通過物位的測量，可以正確獲知容器設備中所儲物料答：通過物位的測量，可以正確獲知容器設備中所儲物料的體積或重量；監視或控制容器內的介質物位，使它保持的體積或重量；監視或控制容器內的介質物位，使它保持在一定的工藝要求的高度，或對它的上、下限位置進行報在一定的工藝要求的高度，或對它的上、下限位置進行報警，以及根據物位來連續監視或調節容器中流入與流出物警，以及根據物位來連續監視或調節容器中流入與流出物料的平衡。料的平衡。所以，一般測量物位有兩種目的：一種是對物位測量的絕所以，一般測量物位有兩種目的：一種是對物位

25、測量的絕對值要求非常準確，借以確定容器或儲存庫中的原料、輔對值要求非常準確，借以確定容器或儲存庫中的原料、輔料、半成品或成品的數量；另一種是對物位測量的相對值料、半成品或成品的數量；另一種是對物位測量的相對值要求非常準確，要能迅速正確反映某一特定水準面上的物要求非常準確，要能迅速正確反映某一特定水準面上的物料相對變化，用以連續控制生產工藝過程，即利用物位儀料相對變化，用以連續控制生產工藝過程，即利用物位儀表進行監視和控制。表進行監視和控制。2、怎樣選用物位測量儀表？通常需考慮哪些因素？、怎樣選用物位測量儀表？通常需考慮哪些因素？答：物位包括液位、界位和料位。答：物位包括液位、界位和料位。在選用

26、液位和界位測量儀表時，一般需考慮下列幾種因素。在選用液位和界位測量儀表時，一般需考慮下列幾種因素。（1）液面范圍和精度要求，儀表的顯示方式及其控制功能。）液面范圍和精度要求，儀表的顯示方式及其控制功能。（2）流體特性。如溫度、壓力、密度、流體是否污濁、是否含固體、是否）流體特性。如溫度、壓力、密度、流體是否污濁、是否含固體、是否氣化、是否有腐蝕性、結晶及粘附等。氣化、是否有腐蝕性、結晶及粘附等。（3）在測量范圍內，流體是否受擾動。）在測量范圍內，流體是否受擾動。（4）儀表安裝場所。如儀表的安裝高度、防爆要求等。）儀表安裝場所。如儀表的安裝高度、防爆要求等。對于大多數工藝對象的液面、界面測量，選用差壓式儀表、浮力式儀表即對于大多數工藝對象的液面、界面測量，選用差壓式儀表、浮力式儀表即可滿足要求。當不滿足時，則可選用電容式、核輻射式、稱重式液罐、超可滿足要求。當不滿足時，則可選用電容式、核輻射式、稱重式液罐、超聲波式等液位儀表。聲波式等液位