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压力式液位计和差压式液位计原理

2015-5-21 07:33| 发布者: admin| 查看: 4540| 评论: 1
摘要:   压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成正比,因此通过测容器中液体的压力即可测算出液位高度。   对常压开口容器,液位高度日与液体静压力P之间有如下关系:         ...

  压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成正比,因此通过测容器中液体的压力即可测算出液位高度。

  对常压开口容器,液位高度日与液体静压力P之间有如下关系:

             (1)

  式中,ρ为被测液体的密度(kg/m3)。

  图1为用于测量开口容器液位高度的三种压力式液位计。图1(a)为压力表式液位计,它是利用引压管将压力变化值引入高灵敏度压力表进行测量的。图中压力表高度与容器底等高,这样压力表读数即直接反映液位高度。如果两者不等高,当容器中液位为零时,压力表中读数不为零,而是反映容器底部与压力表之间的液体的压力差值,该值称为零点迁移量,测量时应予以注意。这种方法的使用范围较广,但要求介质洁净,粘度不能太高,以免阻塞引压管。图1(b)为法兰式压力变送器,变送器通过法兰装在容器底部的法兰上,作为敏感元件的金属膜盒经导压管与变送器的测量室相连,导压管内封入沸点高、嘭胀系数小的硅油,使被测介质与测量系统隔离。它可以将液位信号变成电信号或气动信号,用于液位显示或控制调节。由于是法兰式连接,且介质不必流经导压管,因此可用来检测有腐蚀性、易结晶、粘度大或有色介质。图1(c)为吹气式液位计,压缩空气通过气泡管通入容器底部,调节旋塞阀使少量气泡从液体中逸出(大约每分钟150个左右),由于气泡微量,可认为容器中液体静压与气泡管内压力近似相等。当液位高度变化时,由于液体静压变化会使逸出气泡量变化。调节阀门使气泡量恢复原状,即调节液体静压与气泡管压力平衡,从压力表的读数即可反映液位高低。这种液位计结构简单,使用方便,可用于测量有悬浮物及高粘度液体。如果容器封闭,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、精度要求不高的场合。

(a)压力表式液位计      (b)法兰式液位变送器      (c)吹气式液位计

图1 压力式液位计
1-旋塞阀;2-引压管;3-压力表;4-法兰;5-压力变送器

  1(b)为法兰式压力送器,变送器通过法兰装在容器底部的去兰装在容器底部的法兰上,作为敏感元件的金属膜盒经属盒经导压管与变送器的测量室相连,导压管内封入沸点高、膨胀系数小的硅油,使被测介质与测量系统隔离。它可以将液信号变成电信号或气动信号,用于液位显示或控制调节。由于是法兰式连接,且介质不必流经导压管,因此可用来检测有腐蚀性、易结晶、粘度大或有色介质。图1(c)为吹气式液位计,压缩空气通过气泡管通入容器底部,调节旋塞阀使少量泡从液体中逸出(大约每分钟150个左右),由于气泡微量,可认为容器中液体静压与气泡管内压内近似相等。当液位高度变化时,由于液体静压充化会使逸出气泡量变化。调节阀门使气泡量恢复原状,即调节液体静压与气泡管压力平衡,从压力表的读数即可反映液位高低。这种液位计结构简单,使用方便,可用于测量有悬浮物及高粘度液体。如果容器封闭,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向、精度要求不高的场合。

  对于密闭容器中的液位测量,除可应用上述三种液位计外,还可用差压法进行测量,该法在测量过程中需消除液面上部气压及气压波动对示值的影响,图2为差压式液位计测量原理示意图。

图2 差压式液位计原理示意图

  差压式液位计采用差压式变送器,将容器底部反映液位高度日的压力引入变送器的正压室,容器上部的气体压力引入变送器的负压室。引压形式可根据液体性质选择,如粘度大、易沉淀或易结晶的液体可采用法兰式安装。为防止由于内外温差使气压引压管中的气体凝结成液体,一般在低压管中充满隔离液体。若隔离液体密度为ρ2,被测液体密度为ρ1,一般都使ρ2>ρ1,由图2得压力平衡方程

p11g(H+h1)+p               (2)

p22g(H+h2)+p               (3)

  则

△p=p1-p21gH+ρ1gh12gh21gH-Z0      (4)

  式中,p1、p2为引入变送器正压室和负压室的压力(Pa);H为液位高度(m);h1、h2为容器底面和工作液面距变送器的高度(m)。

  这里Z02gh21gh1即称为零点迁移量,它与差压计安装情况有关。一般的差压计都有零点迁移量调节机构,通过调节可使Z0=0,这时差压计的读数直接反映液面高度H。

 

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最新评论

游客 2016-8-11 10:27
是不是p2不应该再加H了
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|电工学习网 ( ) GMT+8, 2017-8-31 09:44
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