静压式物位测量仪表

  仪器网 ·  2012-07-14 23:41  ·  41248 次点击
堆积(或容器中)的物料由于具有一定的高度,必将对底部(或侧面)产生一定的压力。若物料是均匀的,且密度是个常数,则该处的压力就仅由物料的多少,即物料的高度决定。所以,测坛其压力的大小就可反映出物位的高低。
静压式物位测最仪表就是利用液柱或物料堆积对某定点产生压力,测最该点压力或测量该点与另一参考点的压差而间接测最物位的仪表。这类仪表共有压力计式物位计、差压式液位计和吹气式液位计3种。
由于将物位侧量转换成了压力或压差测量,因此.在测量压力(或压差)时所采用的各种压力仪表均可作为测量物位的仪表。此时,根据所选压力(或压差)仪表的不同,所侧物位信号可就地显示,也可进行远传。
1、压力计式物位计
压力计式物位计可用于测量液位和物位.对于液体物料,根据流体静力学原理,液体静压力与液柱高度成正比;而对于固体物料,实际上是个称重的问题。
基本原理
压力计式液位计的结构如图5-2所示,它是利用导压管将压力变化直接送人压力表中进行测量的,可用来侧量敞口容器中的液位高度。图中,压力表与容器底等高,此时压力表的读数即直接反映液位高度,根据流体静压力原理有
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当液体密度P为常数时,由压力表的指示值便可知道液位的高度。因此,进行侧量时,要求液体密度P必须为常数,否则将引起误差。另外,压力表实际指示的压力是液面至压力仪表人口之间的朴压力,当压力表与取压点(零液位)不在同一水平位置时,应对由于位置高度差引起的附加压力进行修正。
2、法兰式压力液位计
压力计式液位计的使用范围较广,但要求被测液体必须洁净,且薪度不能太高,以免阻塞导压管。当测量液体有沉淀、易结晶或猫度较大时,应选用法兰式压力液位计,如图5-3所示。压力表通过法兰安装在容器底部.作为敏感元件的金属膜盘(或隔离膜片)经导压管与变送器的测量室相连。导压管内封人沸点高、膨胀系数小的硅油,它既能使被测液体与测量仪表隔离,克服管路的阻塞问题.又起传递压力的作用。液位信号可变成电信号或气动信号,用于液位的显示或控制调节。
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利用隔离膜片和硅油,单法兰方式甚至可用来粗略地侧At粉粒体料位。但是严格地说粉粒体底部的压力和料位并不完全成正比,这是因为颗粒间及颗拉与器壁间有摩擦阻力,在距料面一定深度以下,压力就保持常数,与料位无关了。所以这种方法多半用在不很高的料位范围内作料位报等开关,即位式料位开关。
3、差压式液位计
(1)普通型差压式液位计
当测量密闭容器的液位时,若可忽略液面上部气压及气压波动对侧最的影响,可直接采用压力计式液位计;若不能忽略上述因素的影响,则应采用差压式液位计进行测拭,此时,容器底部受到的压力除了与液位高度有关外,还与液面上的气体压力有关。
差压式液位计采用差压变送器,其结构如图5-4所示。图中,差压变送器的正压室与容器底部取压点(零液位)相连.负压室与液面以上空间相连,若差压变送器与容器底部不位于同一水平线.则应根据它们之间的相对位置,进行修正。差凡变送器正压室的压力为
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差压变送器的负压室与气体取压口虽然不位于同一水平线上,但因为气体密度较小,二者由于高度差而造成的静压差也很小,可忽路不计,则负压室的压力为
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同压力计式物位计一样,差压式液位计的示值除了与液位高度有关外,还与液体密度和差压仪表的安装位置有关。当这些因素影响较大时,必须进行修正。
(2)带隔离雄的差压式液位计
在实际应用中,为了防止容器内液休和气休进人变送器的取压室造成管路堵塞或腐蚀,为了防止由于内外温差使气体导压份中的气体凝结成液体.以及为了保持低压室的液柱高度恒定,一般在变送器的负压室与气体取压口之间装有隔离雄,并填充隔离液.如图5-5所示。注
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意隔离液应是与被测液体密度不同且不相溶的、不易挥发、无腐蚀、低粘度且易于流动的液体。常用的有水、甘油和变压器油等。这时差压变送器正压室的压力未变,而负压室的压力为
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此时两室的压差为[attach]50191[/attach]
当测量液体有沉淀、易结晶或粘度较大时,同压力计式液位计类似,可采用法兰式安装。
(3)吹气式液位计
当测量具有腐蚀性、高猫度或含有悬浮颗粒的敞门容器液位.且准确度要求不很高时,常选用吹气式液位计。吹气式液位计的原理如图5-6所示,在敞n容器中插人一根导管,压缩空气作为气源首先经过滤器过滤,再通过减压阀使压力降至某一恒定值,并由气源压力计指示,该恒定压力的大小按被测液位高度而定。具有恒定压力的洁净压缩空气再流经起限流、恒流作用的节流阀.其流M大小由浮子流量计指示。最后恒流气体从导管下端敞口处逸出.鼓泡并通过液体进人大气。
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当导管下端有徽量气泡(约为150个/min)溢出时,因气泡微量且空气流速较低,则可忽略空气在导管中的沿程损失,这样导管内的气压几乎与液位静压相等,因此由压力表指示的压力值即可反映出液位高度H。当液位高度上升或下降时,液位静压也随之上升或下降,致使从导管排出的气体量也随着减小或增加。调节阀门使气泡量恢复原状,即调节气泡管压力与液体静压力平衡,从压力表的读数即可随时指示出液位的高低变化。
吹气式液位计正常工作时,气体流最应取一个合适的数值。一般以在最高液位时仍有气泡逸出为宜。流量过大,则流经导管的压降变大,会引起测量的误差;流址过小,又会造成较大的滞后。为此,在管路中安装浮子流量计用以观察流量的大小,安装节流阀控制流址。
这种液位计结构简单,使用方便,最适合于具有腐蚀性、高猫度、含有悬浮颗粒液体的液位测量。不适于密闭容器的液位测最.如果不得已用于密闭容器.则要求容器上部有通气孔。它的缺点是需要气源,而且只能适用于静压不高、准确度要求不高的场合。若将压缩空气改为氮气或二氧化碳气体.则可测量易燃、易氧化液体的液位。
来源:《热工测量仪表》,转载请注明出处-仪器信息网(www.cncal.com)

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