2025年液位計(jì)(浮筒、雙法蘭)理論考試試題（附答案）一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.浮筒液位計(jì)的測(cè)量原理基于（）。A.靜壓平衡原理B.阿基米德浮力原理C.電磁感應(yīng)原理D.熱傳導(dǎo)原理2.雙法蘭液位計(jì)的核心測(cè)量元件是（）。A.浮筒B.差壓變送器C.電容極板D.磁致伸縮傳感器3.浮筒液位計(jì)的測(cè)量范圍主要由（）決定。A.浮筒的直徑B.浮筒的長(zhǎng)度C.浮筒的材質(zhì)D.介質(zhì)的黏度4.雙法蘭液位計(jì)中，毛細(xì)管內(nèi)填充的介質(zhì)通常是（）。A.水B.酒精C.硅油D.壓縮空氣5.當(dāng)被測(cè)介質(zhì)密度低于浮筒材料密度時(shí)，浮筒液位計(jì)的輸出信號(hào)與液位的關(guān)系是（）。A.正比例B.反比例C.非線性D.無(wú)直接關(guān)系6.雙法蘭液位計(jì)測(cè)量密閉容器液位時(shí)，若氣相密度不可忽略，需進(jìn)行（）。A.溫度補(bǔ)償B.壓力補(bǔ)償C.零點(diǎn)正遷移D.零點(diǎn)負(fù)遷移7.浮筒液位計(jì)校驗(yàn)時(shí)，采用“掛重法”模擬液位0%時(shí)，掛重質(zhì)量應(yīng)為（）。（已知浮筒質(zhì)量m，體積V，被測(cè)介質(zhì)密度ρ）A.m-ρVgB.mC.ρVgD.m+ρVg8.雙法蘭液位計(jì)的兩個(gè)法蘭分別安裝在容器的（）。A.頂部和底部B.底部和側(cè)面C.側(cè)面和頂部D.底部和頂部9.浮筒液位計(jì)的測(cè)量精度通常為（）。A.±0.1%B.±0.5%C.±2%D.±5%10.雙法蘭液位計(jì)在高溫工況下，毛細(xì)管長(zhǎng)度應(yīng)（）。A.盡可能短B.盡可能長(zhǎng)C.無(wú)影響D.根據(jù)介質(zhì)密度調(diào)整二、填空題（每空2分，共20分）1.浮筒液位計(jì)的浮筒需（）安裝于被測(cè)介質(zhì)中，其有效浮力等于（）減去（）。2.雙法蘭液位計(jì)的差壓計(jì)算公式為ΔP=（），其中h為兩法蘭中心間距，ρ為液相密度，ρ_g為氣相密度。3.浮筒液位計(jì)的校驗(yàn)方法包括（）和（），其中（）更接近實(shí)際工況。4.雙法蘭液位計(jì)的“零點(diǎn)遷移”是指通過(guò)調(diào)整（），抵消（）對(duì)測(cè)量的影響。5.浮筒液位計(jì)的測(cè)量范圍是指（）對(duì)應(yīng)的液位變化區(qū)間，通常與浮筒的（）成正比。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述浮筒液位計(jì)的工作原理，并說(shuō)明其與浮球液位計(jì)的主要區(qū)別。2.雙法蘭液位計(jì)的毛細(xì)管有何作用？選擇填充液時(shí)需考慮哪些因素？3.浮筒液位計(jì)在測(cè)量界面（兩種不同密度液體）時(shí)，需滿足什么條件？如何計(jì)算界面測(cè)量范圍？4.雙法蘭液位計(jì)安裝時(shí)，為什么要求兩法蘭中心連線垂直于水平面？若傾斜安裝會(huì)導(dǎo)致什么問(wèn)題？5.浮筒液位計(jì)顯示值波動(dòng)大，可能的故障原因有哪些？請(qǐng)至少列舉5項(xiàng)。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某浮筒液位計(jì)的浮筒參數(shù)為：長(zhǎng)度L=1.5m，直徑D=0.1m，材質(zhì)密度ρ_筒=7800kg/m3，被測(cè)介質(zhì)密度ρ=800kg/m3。求：（1）浮筒的總質(zhì)量m（g取9.8m/s2）；（2）當(dāng)液位為100%時(shí)，浮筒受到的有效浮力F；（3）該液位計(jì)的測(cè)量范圍（以液位高度表示）。2.某雙法蘭液位計(jì)用于測(cè)量密閉容器內(nèi)的液位，兩法蘭中心間距h=3m，液相密度ρ=1000kg/m3，氣相密度ρ_g=1.2kg/m3，差壓變送器量程為0~30kPa。（1）計(jì)算無(wú)遷移時(shí)，液位0%和100%對(duì)應(yīng)的差壓值；（2）若氣相密度不可忽略，需進(jìn)行零點(diǎn)遷移，計(jì)算遷移量并說(shuō)明遷移類型（正遷移或負(fù)遷移）。3.某浮筒液位計(jì)校驗(yàn)時(shí)，采用水校法（ρ水=1000kg/m3），實(shí)際被測(cè)介質(zhì)為煤油（ρ油=800kg/m3）。已知浮筒長(zhǎng)度L=2m，直徑D=0.08m，浮筒質(zhì)量m=15kg。（1）計(jì)算水校時(shí)，液位0%和100%對(duì)應(yīng)的掛重質(zhì)量；（2）若直接使用水校后的參數(shù)測(cè)量煤油，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差，計(jì)算液位50%時(shí)的實(shí)際輸出誤差（以百分比表示）。五、綜合分析題（每題15分，共30分）1.某化工裝置使用雙法蘭液位計(jì)測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)液位，近期發(fā)現(xiàn)顯示值比實(shí)際液位偏低?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)：-雙法蘭毛細(xì)管無(wú)泄漏；-差壓變送器零點(diǎn)正常；-介質(zhì)溫度近期升高15℃（原設(shè)計(jì)溫度為80℃，現(xiàn)95℃）；-介質(zhì)密度隨溫度升高略有下降（ρ設(shè)計(jì)=950kg/m3，ρ實(shí)際=920kg/m3）。請(qǐng)結(jié)合雙法蘭液位計(jì)的測(cè)量原理，分析可能的故障原因及解決措施。2.某浮筒液位計(jì)投用后，顯示值始終為100%，無(wú)法隨液位變化?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)浮筒未卡阻，接線正常，變送器輸出正常。請(qǐng)分析可能的故障原因，并提出排查步驟。答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.B3.B4.C5.A6.D7.A8.A9.B10.A二、填空題1.垂直；浮力；浮筒自重2.(ρ-ρ_g)gh3.掛重法；水校法；水校法4.變送器零點(diǎn)；靜壓力5.浮筒完全浸沒(méi)到完全露出；長(zhǎng)度三、簡(jiǎn)答題1.浮筒液位計(jì)原理：浮筒垂直浸沒(méi)于液體中，當(dāng)液位變化時(shí)，浮筒排開液體的體積變化，浮力變化，通過(guò)扭力管將浮力變化轉(zhuǎn)換為角位移，最終輸出電信號(hào)。與浮球液位計(jì)的區(qū)別：浮球利用浮子浮力隨液位變化（僅需部分浸沒(méi)），而浮筒需完全浸沒(méi)，通過(guò)排開體積變化測(cè)量，精度更高，適用于密度穩(wěn)定的介質(zhì)。2.毛細(xì)管作用：傳遞壓力至差壓變送器，隔離高溫/腐蝕介質(zhì)。填充液選擇因素：化學(xué)穩(wěn)定性（不與介質(zhì)反應(yīng)）、低黏度（減少壓力傳遞滯后）、熱膨脹系數(shù)小（降低溫度影響）、凝固點(diǎn)低（避免低溫凝固）。3.界面測(cè)量條件：兩種液體密度差≥50kg/m3，且上層液體密度ρ1＜下層液體密度ρ2。測(cè)量范圍計(jì)算：界面高度h對(duì)應(yīng)浮力變化ΔF=(ρ2-ρ1)gVh/L，其中V為浮筒體積，L為浮筒長(zhǎng)度，因此界面范圍為0~L。4.垂直安裝原因：確保兩法蘭中心間距h為垂直高度，差壓ΔP=(ρ-ρ_g)gh中的h為垂直距離。若傾斜安裝，實(shí)際垂直高度減小，導(dǎo)致差壓測(cè)量值偏低，液位顯示值偏小。5.故障原因：①介質(zhì)波動(dòng)大（如攪拌劇烈）；②浮筒結(jié)垢或附著氣泡（改變有效體積）；③扭力管松動(dòng)（傳動(dòng)誤差）；④變送器濾波參數(shù)設(shè)置過(guò)?。ㄎ礊V除高頻干擾）；⑤安裝支架振動(dòng)（傳遞干擾）；⑥介質(zhì)密度波動(dòng)（浮力計(jì)算偏差）。四、計(jì)算題1.（1）浮筒體積V=π(D/2)2L=3.14×(0.05)2×1.5≈0.01178m3浮筒質(zhì)量m=ρ_筒×V=7800×0.01178≈91.9kg（2）100%液位時(shí)，浮筒完全浸沒(méi)，浮力F浮=ρgV=800×9.8×0.01178≈92.4N有效浮力=浮力-浮筒自重=92.4-91.9×9.8≈92.4-900.6≈-808.2N（負(fù)號(hào)表示拉力）（3）測(cè)量范圍=浮筒長(zhǎng)度=1.5m（液位從0到1.5m）2.（1）無(wú)遷移時(shí)，0%液位（下法蘭處為氣相）：ΔP0=(ρ-ρ_g)g×0=0kPa100%液位（下法蘭處為液相，上法蘭處為氣相）：ΔP100=(1000-1.2)×9.8×3≈29.3kPa（接近量程上限）（2）氣相密度不可忽略時(shí)，實(shí)際差壓ΔP=ρgh-ρ_ghh=gh(ρ-ρ_g)設(shè)計(jì)時(shí)若忽略ρ_g（ΔP設(shè)計(jì)=ρgh=1000×9.8×3=29.4kPa），實(shí)際ΔP=29.3kPa，因此需負(fù)遷移，遷移量=ρ_ghh=1.2×9.8×3≈35.3Pa（約0.035kPa）。3.（1）水校時(shí)，0%液位掛重=浮筒質(zhì)量=15kg；100%液位掛重=浮筒質(zhì)量-水的浮力=15-ρ水gV=15-1000×9.8×(3.14×0.042×2)=15-1000×9.8×0.01005≈15-98.5≈-83.5kg（實(shí)際為拉力，取絕對(duì)值）。（2）測(cè)量煤油時(shí)，50%液位對(duì)應(yīng)的浮力=ρ油gV×0.5=800×9.8×0.01005×0.5≈39.4N水校時(shí)50%對(duì)應(yīng)的浮力=ρ水gV×0.5=1000×9.8×0.01005×0.5≈49.2N輸出誤差=（49.2-39.4）/49.2×100%≈19.9%（顯示值偏高約20%）。五、綜合分析題1.原因分析：-溫度升高導(dǎo)致毛細(xì)管內(nèi)填充液膨脹，可能引起附加壓力（若填充液熱膨脹系數(shù)較大）；-介質(zhì)密度下降（ρ實(shí)際＜ρ設(shè)計(jì)），根據(jù)ΔP=(ρ-ρ_g)gh，相同液位下差壓減小，顯示值偏低；-溫度變化可能導(dǎo)致法蘭膜片變形，影響壓力傳遞精度。解決措施：-重新核算介質(zhì)密度，修正變送器量程（將ρ設(shè)計(jì)替換為ρ實(shí)際）；-檢查毛細(xì)管填充液類型，若熱膨脹系數(shù)大，更換為低膨脹系數(shù)硅油；-對(duì)雙法蘭進(jìn)行溫度補(bǔ)償（若變送器支持智能補(bǔ)償功能）；-重新標(biāo)定變送器，使用實(shí)際介質(zhì)密度進(jìn)行零點(diǎn)和量程校準(zhǔn)。2.故障原因：-浮筒密度設(shè)計(jì)錯(cuò)誤（浮筒密度＜介質(zhì)密度，導(dǎo)致始終漂?。?浮筒長(zhǎng)度不足（未完全浸沒(méi)時(shí)已達(dá)到最大浮力）；-扭力管角度調(diào)整錯(cuò)誤（量程上限設(shè)置過(guò)小）；-浮