物位测量

主要内容:第一节概述第二节静压式液位测量第三节其它物位测量方法学习要求:①了解物位测量的基本概念、方法及其分类；②掌握静压式液位测量的分类、工作原理及使用注意事项，重点掌握双室平衡容器的测量原理、误差因素和改进措施；③了解浮力式、超声波式、电容式物位测量的原理及注意事项。第一节概述一、基本概念•物位(液位、料位及界位总称）液位--罐、塔、槽等容器中的液体表面位置；料位--固体块、颗粒、粉粒的表面位置；界位--两种互不相溶的物质的界面位置。•物位传感器（连续式、物位开关）连续式——连续测量物位变化；开关式——以点测为目的的开关式物位传感器第一节概述二、物位测量的主要方法和分类•静压式•浮力式•重锤式•超声波式（非接触式测量）•电容式第二节静压式液位测量一、连通器式液位测量二、压力式液位测量三、差压式液位测量一、连通器式液位测量玻璃管玻璃板云母片双色电接点重量水位—在汽包工作压力下，将汽包中的气相饱和蒸汽和液相饱和水全部按上、下分离，得到的一个汽水分界的平静液面。指示水位——各种水位计所测出的汽包水位值汽包中三种水位及其关系实际水位——汽包内每根垂线上取出汽水混合物湿度的最大变化率这个点，然后由无数这样的点所连成的液面。swswHH10双色（云母）水位计010()()wswsHgLHgHgLHg汽包实际（重量）水位与指示水位的关系：在额定工况下，实际零水位•高压锅炉：•中压锅炉：mmHH)60~40(0mmHH)35~25(0HHww重量水位指示水位01swswHH10特点：•结构简单、显示直观、可靠；•只能就地安装。电接点水位计电接点水位计特点：•电信号传送，迟延小；•仪表无机械传动所产生的变差及刻度误差；•信号可靠，受汽包压力和环境温度影响小；•输出信号不连续，不能作为自动调节信号。二、压力式液位测量gHpppABAB敞口容器三、差压式液位测量工作原理:把液位高度变化转换成差压变化来测量水位，因此测量仪表就是差压计密闭容器平衡容器：液位高度→差压；导压管路：将差压传至远离现场的差压计；差压计：显示仪表指示液位。差压式液位计的组成：“水位－差压”转换原理单室平衡容器gHLgHgLsw)(1－＋pppgHgLsws)()(1ΔHH0ΔH010)()(gHgLpswsHgppsw)(0单室平衡容器gHLgHgLs)(11“水位－差压”转换原理－＋pppgHLgHLs)()(1简单双室平衡容器1HgHLs))((1)()(100sgHLpgHpps)(10简单双室平衡容器单室和双室平衡容器单室平衡器一般用于测量低温、低压容器的水位。用于测量汽包水位时，要运用汽压自动校正系统。双室平衡容器可减少单室平衡容器因正负压取样管内水的密度不同所引起的测量误差。误差因素1：1．平衡容器环境温度的变化由于向外散热，平衡容器中的水温由上至下逐步降低，且温度分布不易测定。因而ρ1的数值难以准确确定。若平衡容器的环境温度↓，则冷凝水密度ρ1↑，平衡容器输出差压↑，使指示水位↓，指示带有负误差。可采取的改进措施：对平衡容器及汽水连通管加保温(注意宽容器顶面不应保温，以产生足够冷凝水量)。理想方法是加装蒸汽加热罩。gHLgHgLswswsw))(()()(pρ1=ρwρsH采用汽包内饱和蒸汽来加热正、负压侧取样管内的水,使之处于饱和温度,从而消除了简单双室平衡容器内水温度与汽包内水温度不同带来的测量误差。蒸汽罩式双室平衡容器ρwρs•误差因素2：2．汽包工作压力的变化ρw和ρS随汽包压力变化而改变，使差压式水位计的指示发生很大误差。汽包压力p↓→密度差(ρw-ρs)↑→输出的差压Δp↑(对应的指示水位值H↓)可采取的改进措施：（1）采用蒸汽罩补偿式平衡容器（2）引入压力校正信号ΔH(mm)不同汽包压力下输出差压值Δp与汽包水位ΔH的关系蒸汽罩补偿式平衡容器gHlgHLglLpws)()()(0010当汽压变化时,单室平衡容器和蒸汽罩双室平衡容器的输出差压变化方向恰好是相反。(带中间抽头的双室平衡容器)正压侧取样管的水柱改由2段组成,l段保持饱和温度,（L-l）段保持室温。适当选择2段的比例,即可获得在某一特定水位(如正常水位)下平衡容器输出的差压值不受汽压变动的影响.压力变送器ppf(p)gsw)(LgpLHsw)(蒸汽罩双室平衡容器压力校正系统汽包压力自动校正系统对于中小型锅炉,在不采用汽压自动校正系统时,宜采用蒸汽罩补偿式平衡容器(带中间抽头的双室平衡容器)。对于采用汽压校正(补偿)的水位测量系统(高压或超高压锅炉),当平衡容器安装现场环境温度较稳定时,以采用单室平衡容器为宜,因为其结构简单、安装方便,同时还可避免在采用双室平衡容器时汽压骤然下降,造成饱和水汽化而丧失正压头的危险。但如果平衡容器安装现场环境温度变化较大时,以采用蒸汽罩式双室平衡容器为宜。平衡容器选型第三节其它物位测量方法浮力式重锤式电容式超声波式一、浮力式液位测量翻板式液位计工作原理动画演示二、重锤式物位测量三、电容式物位测量电容两极间介质量的变化可引起电容量的变化。把一根外包绝缘层的金属棒插入装有导电介质的金属容器，金属棒和容器内壁之间形成电容，传感器电容量Cx随被测介质液位变化发生变化，电容变化增量△Cx通过变送器电路转换为与液位成正比例的标准电流信号。四、超声波物位测量采用测量时间差的原理，测得物料高度。思考题：云母水位计的工作原理和特点？水位计指示的水位和实际重量水位的关系？电接点水位计由哪两部分组成？原理及特点？画出双室平衡容器结构图，推导出其“水位-差压”转换公式。影响差压式水位计测量误差的因素是什么？如何影响的？改进措施？补偿型平衡容器为什么能解决锅炉滑参数启动中汽包水位的测量问题?