項目四物位傳感器及其儀表的安裝與調試任務一認識物位傳感器

主要內容單元一認識物位傳感器單元內容一、項目引入二、知識講解

1、直讀式液位計

2、浮力式液位傳感器及變送器3、差壓式物位傳感器4、電容式物位傳感器5、超聲波式物位傳感器6、核輻射式物位傳感器7、雷達物位傳感器8、射頻導納物位傳感器三、歸納總結

四、作業主要內容單元一認識物位傳感器教學目標能力目標知識目標(1)了解物位測量的基本概念，學習物位檢測的方法和分類；(2)掌握常用的物位計如浮力式液位計、差壓式液位計、電容式液位計、超聲波式物位計等幾種典型物位計的結構、測量原理、特點和使用方法；(1)能識別不同種類的物位傳感器；(2)能區分常見物位傳感器的檢測方法、信號轉換、應用場合、優缺點等。教學重點難點重點難點浮力式液位測量、差壓式液位測量、超聲波液位測量、電容式液位測量、超聲波式物位測量、核輻射式物位測量工作過程及測量方法。各類物位測量儀表工作原理，儀表信號采集與測量。

單元一認識物位傳感器項目引入在油氣生產中，特別是在油氣集輸儲運系統中，石油、天然氣與伴生污水要在各種生產設備和罐器中分離、存儲與處理，物位的測量與控制，對于保證正常生產和設備安全是至關重要的，否則會產生重大的事故。如何進行物位檢測呢？

主要內容單元一認識物位傳感器知識講解物位測量在工業生產中具有重要的地位。例如蒸汽鍋爐運行時，如果汽包水位過低，就會危及鍋爐的安全，造成嚴重事故。物位的基本概念物位――指容器中的液體介質的液位、固體的料位或顆粒物的料位和兩種不同液體介質分界面的總稱。液位――指容器中的液體介質的高低。料位――指容器中固體或顆粒狀物質的堆積高度。界位――指兩種不溶液體介質的分界面的高低。物位檢測的作用①確定容器中的貯料數量，以保證連續生產的需要或進行經濟核算；②為了監視或控制容器的物位，使它保持在規定的范圍內；③對它的上下極限位置進行報警，以保證生產安全、正常進行。主要內容單元一認識物位傳感器一、直讀式液位計

直讀式液位計是根據流體的連通性原理測量液位。如玻璃管液位計、玻璃板液位計等。

UGS型石英玻璃管彩色液位計是傳統玻璃板及玻璃液位計的換代產品，也是一種直讀式測量儀表。它具有內部結構設計嚴密外觀造型優美，維修，安裝方便等優特點。它廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、制藥、造紙等行業的各種透明液體儲罐及鍋爐上，如油品、液化氣、化工原料等介質的儲罐。安裝在各種液體儲罐及鍋爐上，通過它直觀地觀察到容器中液體的變化，有液部位顯示綠色，無液部位顯示紅色，隨液位升降而自動連續變化。彩色石英管液位計原理：

UGS玻璃管彩色液位計有石英玻璃管，殼體，上，下閥門組件等組成一個連接體。通過法蘭與儲罐上的法蘭對接形成一個連通回路，根據邊通原理，液位計中液位高度就是容器內液體的真實高度，液位計本體運用光學的透反原理，使有液部位呈現綠色，無液部位顯示紅色，從而是界面清晰，涇渭分明。也可根據用戶需求做成無盲區型、耐腐型等。單元一認識物位傳感器結構圖主要內容單元一認識物位傳感器

當用玻璃液位計進行精確測量時應注意：1、應使容器和儀器中的介質具有相同的溫度，以免因密度不同而引起示值誤差。2、玻璃液位計管徑不宜太小，以免因毛細現象而引起示值誤差。3、應盡量減小連通管上的流動阻力，以減小液位快速變化時產生的動態誤差。4、為了改善儀表的動態性能，也不能把連通管上的閥門省掉。當玻璃管或玻璃板一旦發生損壞時，可利用連通管上的閥門進行切斷，以免事故擴大。主要內容單元一認識物位傳感器二、浮力式液位傳感器及變送器

1.恒浮力式液位傳感器最原始的恒浮力式液位傳感器，是將一個浮子置于液體中，它受到浮力的作用漂浮在液面上，當液面變化時，浮子隨之同步移動，其位置就反映了液面的高低。水塔里的水位常用這種方法指示，下圖是水塔水位測量示意圖。液面上的浮子由繩索經滑輪與塔外的重錘相連，重錘上的指針位置便可反映水位。但與直觀印象相反，標尺下端代表水位高，若使指針動作方向與水位變化方向一致，應增加滑輪數目，但引起摩擦阻力增加，誤差也會增大。1.浮子2.沿輪組3.重錘2.變浮力式液位傳感器沉筒式液位傳感器是利用變浮力的原理來測量液位的。它利用浮筒在被測液體中浸沒高度不同以致所受的浮力不同來檢測液位的變化。單元一認識物位傳感器工作原理圖工作原理：當液位高度為H時，浮筒受到液體對它的浮力作用而向上移動，設浮筒實際浸沒在液體中的長度為h，浮筒移動的距離即彈簧的位移變化量為Δx，即H=h+Δx。當浮筒受到的浮力與彈簧力和浮筒的重力平衡時，有mg-Ahρg=C（x-Δx)式中,ρ為浸沒浮筒的液體密度。主要內容單元一認識物位傳感器三、差壓式液位傳感器

差壓式液位傳感器是基于液位高度變化時，由液柱產生的靜壓也隨之變化的原理來檢測液位的。利用壓力或差壓傳感器測量靜壓的大小，可以很方便地測量液位，而且能輸出標準電流信號。1、工作原理利用容器內的液位改變時，由液柱產生的靜壓也相應變化的原理而工作的，如圖所示。設容器上部空間為干燥氣體，其壓力為p2，下部取壓點壓力為p1

，則：p2p1p1=Hg+p2

Δp=p1-p2=Hg式中：

H—液位高度；—介質密度；

g—重力加速度。。單元一認識物位傳感器敞口容器的液位檢測密閉容器的液位檢測1-容器；2-待測液體；3-玻璃管；4-閥門若被測容器是敞口的，則氣相壓力為大氣壓，只需將差壓變送器的負壓室通大氣，或用壓力變送器，或用壓力表即可測量。單元一認識物位傳感器2、零點遷移問題差壓變送器安裝位置條件不同存在著儀表零點遷移問題。（1）無遷移理想測量條件下，液位H=0時，變送器的輸入壓差信號?P=0，差壓變送器的輸出為零點信號4mA。零點是對齊的：H＝0時p=Hg=0I0=4mA這種情況稱為無遷移。

單元一認識物位傳感器實際應用時，由于差壓變送器安裝位置的限制，測量零點很難對齊，需要對變送器的零點進行遷移。（2）負遷移如圖所示，變送器和容器之間用隔離罐隔離時：Δp=p1-p2=(h12g+H1g+p0)－(h22g+p0)=H1g-(h2-

h1)2g

此時，變送器應輸出4mA以下，但變送器的輸出只能是4~20mA。單元一認識物位傳感器零點遷移的方法是，另加＋(h2-

h1)2g信號，抵消－(h2-

h1)2g的影響。使：H=0時，Δp=0H?p0I/mA?p420H?p0I/mA?p420遷移后遷移前單元一認識物位傳感器（3）正遷移

有時變送器不能和容器底部安裝在同一水平面上。如圖所示，有：?P=Hρg＋hρg

H=0時，?P=＋hρgH?p0I/mA?p420單元一認識物位傳感器此時需要遷移＋hρgH?p0H?p0遷移的目的：

使變送器輸出的起點與被測量起點相對應。單元一認識物位傳感器四、電容式物位計

電容物位計：將物位的變化轉換成電容量的變化來進行物位測量的儀表。電容式物位計適用于各種導電、非導電液體的液位或粉狀料位的遠距離連續測量和指示，也可以和電動單元組合儀表配套使用，以實現液位或料位的自動記錄、控制和調節。由于它的結構簡單，沒有可動部分，因此應用范圍較廣。電容物位計由傳感器、電容檢測兩大部分組成。單元一認識物位傳感器

電容式物位計以電容器作為敏感元件將被測物位（液位或料位）變化轉換為電容容量變化，然后再經信號調理電路處理后進行液位（料位）顯示或記錄的測量系統。平行板電容傳感器圓筒型電容傳感器對于平行板電容傳感器，如果不考慮邊緣效應其電容量為單元一認識物位傳感器顯然，電容量C是S，ε和d的函數。如果保持其中兩個參數不變，只改變其中一個參數，就可把該參數的變化轉換為電容量的變化。

把電容式傳感器分為變極距型、變面積型和變介電常數型三類。

1.變極距型電容式傳感器的電容量C與極板間距d成雙曲關系用于測量微小位移。

2.變面積型電容傳感器有線位移和角位移兩種。3.變介電常數型電容傳感器的電容量C與被測介質的介電常數和厚度有關，

如果已知材料的介電常數，可以制成測厚儀、液位（料位）