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用差压变送器测液位的原理和方法

2023年01月05日

液位的高低在生产中也是一个重要的参数,例如,蒸汽锅炉运行时,必须保证汽包水位有一定的高度。化工反应塔内,常需保持一定的液位以取得较高的生产率。此外,生产中常需测量油罐等容器内的液面高度以计算产品产量和原料消耗,作为经济核算的依据。

浮力式液位计

浮力式液位计是应用zui早的一类液位测量仪表,由于结构简单,价格便宜,至今仍有广泛的应用。这类仪表在工作中可分为两种情况:一种是测量过程中浮力维持不变的,如浮标、浮球等液面计,工作时,浮标漂浮在液面上随液位高低变化,通过杠杆或钢丝绳等将浮标位移传递出来,再经电位器,数码盘等转换为模拟或数字信号;另一种是浮力变化的,根据浮筒在液体内浸没的程度不同、所受的浮力不同来测定液位的高低。图1-38表示的是一种常用的变浮力液面计,可用来测量密封压力容器内的液位。

浮筒是一个上下截面相同的金属圆筒,其重量比浮力大(因而这种浮筒常称为沉筒)。当容器中没有液体时,浮筒的重量完全由弹簧力平衡;在容器中有液体时,浮筒的一部分被液体浸没,液体的浮力使弹簧的负担减轻,浮筒向上移动。此移动的距离与液面高度成正比,浮筒通过连杆移动铁心,使差动变压器输出相应的电信号,供指示或远传。

用差压变送器测液位的原理和方法

图:用差压变送器测液位的原理和方法

静压式液位计

利用液体静压测量液位也是一种常见的方法。在敞口容器中,储液底部压力与容器内的液面高度成正比,故可用压力测量仪表在底部测量压力,来间接测定液位高低,使用前面讨论的压力变送器将液位转换为电信号。当压力变送器与容器底面不在同一水平面上时,可使用变送器内的零点迁移装置,减去一段相应的液位。

用差压变送器测液位的原理

在带有压力的密封容器内,由于底部压力不仅与液面高度有关,还与液体表面上的气压有关,这时可用测量差压的方法,消除液面上压力的影响。将差压变送器的正压室与容器底部相连,负压室与液面上的空间连通。从原理上说,这时差压变送器的输出只反映下部取压点以上液体的静压,可准确地反映出液位的高低。但实际使用中,要考虑上部取压管中必然有气体冷凝,出现附加液柱高度的问题,为了稳定此附加液柱高度,常在上部取压管路中加冷凝罐。这时需在差压变送器中,用迁移装置平衡这一固定的压力。

在测量有腐蚀性或黏度大、含有颗粒、易凝固等液体的液位时,为了避免引压管被腐蚀和堵塞,专门生产了“法兰”式差压变送器。它直接靠在容器壁上,通过隔离膜片来感受容器内的压力,然后以硅油作传递介质,经细管与变送器的测量室相通。采用硅油传递的好处是它的体膨胀系数小,凝固点低(-40℃以下),适用于寒冷天气及户外安装条件,不会因天冷冻结;常温下流动性好,无腐蚀性,性能稳定。

由于差压法测液位使用的仪表与压力、流量测量仪表通用,结构简单,安装方便,使用相当普遍。

需要注意,浮力和静压式液位计的读数和被测液体的密度有关,当密度发生变化时,必须对标尺进行修正。

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