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用差壓變送器測液位的原理和方法

2021年03月13日 人閱讀

液位的高低在生產中也是一個重要的參數,例如,蒸汽鍋爐運行時,必須保證汽包水位有一定的高度。化工反應塔內,常需保持一定的液位以取得較高的生產率。此外,生產中常需測量油罐等容器內的液面高度以計算產品產量和原料消耗,作為經濟核算的依據。

浮力式液位計

浮力式液位計是應用zui早的一類液位測量儀表,由于結構簡單,價格便宜,至今仍有廣泛的應用。這類儀表在工作中可分為兩種情況:一種是測量過程中浮力維持不變的,如浮標、浮球等液面計,工作時,浮標漂浮在液面上隨液位高低變化,通過杠桿或鋼絲繩等將浮標位移傳遞出來,再經電位器,數碼盤等轉換為模擬或數字信號;另一種是浮力變化的,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。圖1-38表示的是一種常用的變浮力液面計,可用來測量密封壓力容器內的液位。

浮筒是一個上下截面相同的金屬圓筒,其重量比浮力大(因而這種浮筒常稱為沉筒)。當容器中沒有液體時,浮筒的重量完全由彈簧力平衡;在容器中有液體時,浮筒的一部分被液體浸沒,液體的浮力使彈簧的負擔減輕,浮筒向上移動。此移動的距離與液面高度成正比,浮筒通過連桿移動鐵心,使差動變壓器輸出相應的電信號,供指示或遠傳。

用差壓變送器測液位的原理

圖:用差壓變送器測液位的原理和方法

靜壓式液位計

利用液體靜壓測量液位也是一種常見的方法。在敞口容器中,儲液底部壓力與容器內的液面高度成正比,故可用壓力測量儀表在底部測量壓力,來間接測定液位高低,使用前面討論的壓力變送器將液位轉換為電信號。當壓力變送器與容器底面不在同一水平面上時,可使用變送器內的零點遷移裝置,減去一段相應的液位。

用差壓變送器測液位的原理

在帶有壓力的密封容器內,由于底部壓力不僅與液面高度有關,還與液體表面上的氣壓有關,這時可用測量差壓的方法,消除液面上壓力的影響。將差壓變送器的正壓室與容器底部相連,負壓室與液面上的空間連通。從原理上說,這時差壓變送器的輸出只反映下部取壓點以上液體的靜壓,可準確地反映出液位的高低。但實際使用中,要考慮上部取壓管中必然有氣體冷凝,出現附加液柱高度的問題,為了穩定此附加液柱高度,常在上部取壓管路中加冷凝罐。這時需在差壓變送器中,用遷移裝置平衡這一固定的壓力。

在測量有腐蝕性或黏度大、含有顆粒、易凝固等液體的液位時,為了避免引壓管被腐蝕和堵塞,專門生產了“法蘭”式差壓變送器。它直接靠在容器壁上,通過隔離膜片來感受容器內的壓力,然后以硅油作傳遞介質,經細管與變送器的測量室相通。采用硅油傳遞的好處是它的體膨脹系數小,凝固點低(-40℃以下),適用于寒冷天氣及戶外安裝條件,不會因天冷凍結;常溫下流動性好,無腐蝕性,性能穩定。

由于差壓法測液位使用的儀表與壓力、流量測量儀表通用,結構簡單,安裝方便,使用相當普遍。

需要注意,浮力和靜壓式液位計的讀數和被測液體的密度有關,當密度發生變化時,必須對標尺進行修正。

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