項(xiàng)目四物位傳感器及其儀表的安裝與調(diào)試任務(wù)一認(rèn)識(shí)物位傳感器

主要內(nèi)容單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器單元內(nèi)容一、項(xiàng)目引入二、知識(shí)講解

1、直讀式液位計(jì)

2、浮力式液位傳感器及變送器3、差壓式物位傳感器4、電容式物位傳感器5、超聲波式物位傳感器6、核輻射式物位傳感器7、雷達(dá)物位傳感器8、射頻導(dǎo)納物位傳感器三、歸納總結(jié)

四、作業(yè)主要內(nèi)容單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)(1)了解物位測(cè)量的基本概念，學(xué)習(xí)物位檢測(cè)的方法和分類；(2)掌握常用的物位計(jì)如浮力式液位計(jì)、差壓式液位計(jì)、電容式液位計(jì)、超聲波式物位計(jì)等幾種典型物位計(jì)的結(jié)構(gòu)、測(cè)量原理、特點(diǎn)和使用方法；(1)能識(shí)別不同種類的物位傳感器；(2)能區(qū)分常見物位傳感器的檢測(cè)方法、信號(hào)轉(zhuǎn)換、應(yīng)用場(chǎng)合、優(yōu)缺點(diǎn)等。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)浮力式液位測(cè)量、差壓式液位測(cè)量、超聲波液位測(cè)量、電容式液位測(cè)量、超聲波式物位測(cè)量、核輻射式物位測(cè)量工作過程及測(cè)量方法。各類物位測(cè)量?jī)x表工作原理，儀表信號(hào)采集與測(cè)量。

單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器項(xiàng)目引入在油氣生產(chǎn)中，特別是在油氣集輸儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中，石油、天然氣與伴生污水要在各種生產(chǎn)設(shè)備和罐器中分離、存儲(chǔ)與處理，物位的測(cè)量與控制，對(duì)于保證正常生產(chǎn)和設(shè)備安全是至關(guān)重要的，否則會(huì)產(chǎn)生重大的事故。如何進(jìn)行物位檢測(cè)呢？

主要內(nèi)容單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器知識(shí)講解物位測(cè)量在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的地位。例如蒸汽鍋爐運(yùn)行時(shí)，如果汽包水位過低，就會(huì)危及鍋爐的安全，造成嚴(yán)重事故。物位的基本概念物位――指容器中的液體介質(zhì)的液位、固體的料位或顆粒物的料位和兩種不同液體介質(zhì)分界面的總稱。液位――指容器中的液體介質(zhì)的高低。料位――指容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度。界位――指兩種不溶液體介質(zhì)的分界面的高低。物位檢測(cè)的作用①確定容器中的貯料數(shù)量，以保證連續(xù)生產(chǎn)的需要或進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算；②為了監(jiān)視或控制容器的物位，使它保持在規(guī)定的范圍內(nèi)；③對(duì)它的上下極限位置進(jìn)行報(bào)警，以保證生產(chǎn)安全、正常進(jìn)行。主要內(nèi)容單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器一、直讀式液位計(jì)

直讀式液位計(jì)是根據(jù)流體的連通性原理測(cè)量液位。如玻璃管液位計(jì)、玻璃板液位計(jì)等。

UGS型石英玻璃管彩色液位計(jì)是傳統(tǒng)玻璃板及玻璃液位計(jì)的換代產(chǎn)品，也是一種直讀式測(cè)量?jī)x表。它具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嚴(yán)密外觀造型優(yōu)美，維修，安裝方便等優(yōu)特點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、制藥、造紙等行業(yè)的各種透明液體儲(chǔ)罐及鍋爐上，如油品、液化氣、化工原料等介質(zhì)的儲(chǔ)罐。安裝在各種液體儲(chǔ)罐及鍋爐上，通過它直觀地觀察到容器中液體的變化，有液部位顯示綠色，無液部位顯示紅色，隨液位升降而自動(dòng)連續(xù)變化。彩色石英管液位計(jì)原理：

UGS玻璃管彩色液位計(jì)有石英玻璃管，殼體，上，下閥門組件等組成一個(gè)連接體。通過法蘭與儲(chǔ)罐上的法蘭對(duì)接形成一個(gè)連通回路，根據(jù)邊通原理，液位計(jì)中液位高度就是容器內(nèi)液體的真實(shí)高度，液位計(jì)本體運(yùn)用光學(xué)的透反原理，使有液部位呈現(xiàn)綠色，無液部位顯示紅色，從而是界面清晰，涇渭分明。也可根據(jù)用戶需求做成無盲區(qū)型、耐腐型等。單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器結(jié)構(gòu)圖主要內(nèi)容單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器

當(dāng)用玻璃液位計(jì)進(jìn)行精確測(cè)量時(shí)應(yīng)注意：1、應(yīng)使容器和儀器中的介質(zhì)具有相同的溫度，以免因密度不同而引起示值誤差。2、玻璃液位計(jì)管徑不宜太小，以免因毛細(xì)現(xiàn)象而引起示值誤差。3、應(yīng)盡量減小連通管上的流動(dòng)阻力，以減小液位快速變化時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)誤差。4、為了改善儀表的動(dòng)態(tài)性能，也不能把連通管上的閥門省掉。當(dāng)玻璃管或玻璃板一旦發(fā)生損壞時(shí)，可利用連通管上的閥門進(jìn)行切斷，以免事故擴(kuò)大。主要內(nèi)容單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器二、浮力式液位傳感器及變送器

1.恒浮力式液位傳感器最原始的恒浮力式液位傳感器，是將一個(gè)浮子置于液體中，它受到浮力的作用漂浮在液面上，當(dāng)液面變化時(shí)，浮子隨之同步移動(dòng)，其位置就反映了液面的高低。水塔里的水位常用這種方法指示，下圖是水塔水位測(cè)量示意圖。液面上的浮子由繩索經(jīng)滑輪與塔外的重錘相連，重錘上的指針位置便可反映水位。但與直觀印象相反，標(biāo)尺下端代表水位高，若使指針動(dòng)作方向與水位變化方向一致，應(yīng)增加滑輪數(shù)目，但引起摩擦阻力增加，誤差也會(huì)增大。1.浮子2.沿輪組3.重錘2.變浮力式液位傳感器沉筒式液位傳感器是利用變浮力的原理來測(cè)量液位的。它利用浮筒在被測(cè)液體中浸沒高度不同以致所受的浮力不同來檢測(cè)液位的變化。單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器工作原理圖工作原理：當(dāng)液位高度為H時(shí)，浮筒受到液體對(duì)它的浮力作用而向上移動(dòng)，設(shè)浮筒實(shí)際浸沒在液體中的長度為h，浮筒移動(dòng)的距離即彈簧的位移變化量為Δx，即H=h+Δx。當(dāng)浮筒受到的浮力與彈簧力和浮筒的重力平衡時(shí)，有mg-Ahρg=C（x-Δx)式中,ρ為浸沒浮筒的液體密度。主要內(nèi)容單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器三、差壓式液位傳感器

差壓式液位傳感器是基于液位高度變化時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也隨之變化的原理來檢測(cè)液位的。利用壓力或差壓傳感器測(cè)量靜壓的大小，可以很方便地測(cè)量液位，而且能輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。1、工作原理利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的，如圖所示。設(shè)容器上部空間為干燥氣體，其壓力為p2，下部取壓點(diǎn)壓力為p1

，則：p2p1p1=Hg+p2

Δp=p1-p2=Hg式中：

H—液位高度；—介質(zhì)密度；

g—重力加速度。。單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器敞口容器的液位檢測(cè)密閉容器的液位檢測(cè)1-容器；2-待測(cè)液體；3-玻璃管；4-閥門若被測(cè)容器是敞口的，則氣相壓力為大氣壓，只需將差壓變送器的負(fù)壓室通大氣，或用壓力變送器，或用壓力表即可測(cè)量。單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器2、零點(diǎn)遷移問題差壓變送器安裝位置條件不同存在著儀表零點(diǎn)遷移問題。（1）無遷移理想測(cè)量條件下，液位H=0時(shí)，變送器的輸入壓差信號(hào)?P=0，差壓變送器的輸出為零點(diǎn)信號(hào)4mA。零點(diǎn)是對(duì)齊的：H＝0時(shí)p=Hg=0I0=4mA這種情況稱為無遷移。

單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于差壓變送器安裝位置的限制，測(cè)量零點(diǎn)很難對(duì)齊，需要對(duì)變送器的零點(diǎn)進(jìn)行遷移。（2）負(fù)遷移如圖所示，變送器和容器之間用隔離罐隔離時(shí)：Δp=p1-p2=(h12g+H1g+p0)－(h22g+p0)=H1g-(h2-

h1)2g

此時(shí)，變送器應(yīng)輸出4mA以下，但變送器的輸出只能是4~20mA。單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器零點(diǎn)遷移的方法是，另加＋(h2-

h1)2g信號(hào)，抵消－(h2-

h1)2g的影響。使：H=0時(shí)，Δp=0H?p0I/mA?p420H?p0I/mA?p420遷移后遷移前單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器（3）正遷移

有時(shí)變送器不能和容器底部安裝在同一水平面上。如圖所示，有：?P=Hρg＋hρg

H=0時(shí)，?P=＋hρgH?p0I/mA?p420單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器此時(shí)需要遷移＋hρgH?p0H?p0遷移的目的：

使變送器輸出的起點(diǎn)與被測(cè)量起點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器四、電容式物位計(jì)

電容物位計(jì)：將物位的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化來進(jìn)行物位測(cè)量的儀表。電容式物位計(jì)適用于各種導(dǎo)電、非導(dǎo)電液體的液位或粉狀料位的遠(yuǎn)距離連續(xù)測(cè)量和指示，也可以和電動(dòng)單元組合儀表配套使用，以實(shí)現(xiàn)液位或料位的自動(dòng)記錄、控制和調(diào)節(jié)。由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有可動(dòng)部分，因此應(yīng)用范圍較廣。電容物位計(jì)由傳感器、電容檢測(cè)兩大部分組成。單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器

電容式物位計(jì)以電容器作為敏感元件將被測(cè)物位（液位或料位）變化轉(zhuǎn)換為電容容量變化，然后再經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理后進(jìn)行液位（料位）顯示或記錄的測(cè)量系統(tǒng)。平行板電容傳感器圓筒型電容傳感器對(duì)于平行板電容傳感器，如果不考慮邊緣效應(yīng)其電容量為單元一認(rèn)識(shí)物位傳感器顯然，電容量C是S，ε和d的函數(shù)。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，只改變其中一個(gè)參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。

把電容式傳感器分為變極距型、變面積型和變介電常數(shù)型三類。

1.變極距型電容式傳感器的電容量C與極板間距d成雙曲關(guān)系用于測(cè)量微小位移。

2.變面積型電容傳感器有線位移和角位移兩種。3.變介電常數(shù)型電容傳感器的電容量C與被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)和厚度有關(guān)，

如果已知材料的介電常數(shù)，可以制成測(cè)厚儀、液位（料位）