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项目三物位仪表检修技能目标知识目标素质目标1.可以对常见的液位仪表进行安装、拆卸及校验。2.熟练掌握液位仪表定检、检修规程。3.具有一定的液位检测仪表的故障判断能力及处理能力。1.掌握液位仪表的常见类型及工作原理。2.掌握液位仪表的检修及校验的基础知识。3.掌握液位仪表的故障现象及原因。1.认识到液位仪表检测对于生产的重要性。2.能够建立岗位之间合作的工作态度。3.认识到仪表工安全、迅速、准确处理液位仪表故障对于化工生产的重要意义。物位检测仪表3.1概述3.1.1物位测量的内容及意义物位:物料的位置和高度,包括液位、界位和料位。液位:气液分界面高度;界位:两种液体的分界面高度;料位:固液(气)分界面高度。物位测量目的:一是用于确定物料的体积或质量,保证原料供给,或进行经济核算;二是调节流入与流出物料的平衡,保证产品的质量、产量和生产安全。3.1.2物位检测方法及仪表分类1.按工作原理分类(1)直读式液位仪表连通器原理,有玻璃管式、玻璃板液位计等。(2)浮力式物位仪表浮力原理,有恒浮力式和变浮力式两种。(3)静压式物位仪表流体静力学原理。(4)电气式物位仪表将物位的变化转换为电量检测。(5)反射式物位仪表利用超声波、微波反射信号行程间接测量液位。(6)射线式物位检测利用射线在被测介质中的吸收程度。2.按传感器与被测介质是否接触分类(1)接触式物位仪表如直读式、浮力式、静压式、电容式等。(2)非接触式物位仪表如雷达式、超声波式、射线式等。直读式液位计3.2.1玻璃管液位计图3.1玻璃管液位计1、5-连通阀;2-标尺;3—玻璃管;4—密封填料;6—排污阀;7-防溢钢球;8、10-连接法兰;9-压盖原理:连通器原理。ρ1=ρ2,则h1=h2.量程300~1200mm,工作压力≤1.6MPa,耐温400ºC。ghgh2211锅炉内的实际液位和玻璃管液位计液位相同吗?3.2.2玻璃板液位计图3.2玻璃板液位计1—液罐;2—连通阀;3-玻璃板;4-金属压框;5-排污阀;6-连通阀结构:由厚钢化玻璃板、金属压框和连通阀构成。玻璃板液位计的长度为500~1700mm,最大耐压为5MPa,耐温400ºC。透光式玻璃板液位计:液体处在两块玻璃板之间。缺点是液体粘附玻璃,不宜看清真实液位。折光式玻璃板液位计:液体处在金属框与棱形玻璃板之间。原理:由于玻璃板对气、液的折光率不同,液相看起来是暗的,气相部分亮,气液界面明显。3.2.3双色水位计图3.3双色水位计结构和工作原理示意图1-上侧连通管;2-加热用蒸汽进汽管;3-水位计钢座;4-加热室;5-测量室;6-加热蒸汽出口管;7-下侧连通管;8-光源;9-毛玻璃;10-红色滤光玻璃;11-绿色滤光玻璃;12-组合透镜;13-光学玻璃板;14-垫片;15-云母片;16-保护罩;17-观察窗测量高压锅炉汽包水位时,汽水显示亮度相同,玻璃板有污垢时不易判断水位。结构:光源的白光经红、绿滤光玻璃后成为红、绿混合光,再经透镜分光形成红、绿两股光束以不同角度射入测量室。原理:在测量室汽相部分,蒸汽对红、绿光折射率都很小,红光直射到观察窗口,而绿光偏离窗口。所以在观察窗看到水位计中蒸汽呈红色。测量室液相部分形成一段水棱镜。水中绿光折射率比红光大,使绿光折射后正好射到观察窗口、红光折射后偏离观察窗口。因而在观察窗看到的水呈绿色。特点:显示醒目、便于观察。工作压力4-22MPa,工作温度300℃。3.3浮力式物位计3.3.1恒浮力式液位计1.浮标式液位计结构:原理:当浮标受力平衡时,浮标可以随液面稳定:式中W——浮标的重力;F——浮标所受的浮力;G——平衡重物的重力。GFW液位上升时,其上浮力F增加,GFW浮标向上移动,直达到新的力平衡,反之亦然。因而实现了浮标对液位的跟踪。通过同步移动的平衡锤便可以指示出液位的高度。特点:简单直观,测量精度低。误差原因:滑轮摩擦,钢丝绳热胀冷缩。2.浮子钢带式液位计结构特点:用均匀穿孔钢带代替钢丝绳,钉轮13周边的钉状齿与钢带上的孔啮合,将钢带的直线运动变为钉轮转动,通过齿轮传动机构,由机械计数器9指示出液位。原理:液位下降时,浮子重量拉动钢带使收带轮-卷簧轮6顺时针转动,将卷绕在储簧轮8上恒力卷簧7反绕在卷簧轮上。液位升高时,钢带拉力减小,恒力卷簧7将卷簧收回到储簧轮8上,收带轮-卷簧轮逆时针转动。钢带通过齿轮传动机构,由机械计数器9指示出液位。特点:钢带拉力恒定、测量精度高(可达0.3%)、测量范围大(0~20m)。图3.5浮子钢带式液位计1-浮子;2-钢带;3-滑轮;4-导向轮;5、6-收带轮-卷簧轮(同轴);7-恒力卷簧;8-储簧轮;9-计数器;10-指针;11-传动齿轮;12-转角传感器;13-钉轮;14-导向钢丝3.编码钢带液位计通过在连接钢带上打孔编码,用光电变送器转换为数字编码信号输出。图3.6编码钢带式液位计的结构1-浮子;2-导向钢丝;3-滑轮;4-连接钢带;5-码带;6-重锤;7-仪表箱;8-变送器;9-过带轮;特点:①测量精度高,绝对误差小于2mm。②无复杂的齿轮传动机构,寿命长,系统运行平稳可靠。③4~20mA标准信号输出,便于远传。④采用红外光电技术及格雷码带,抗干扰能力强。4.浮球式液位计用途:密闭容器,液体介质的温度、压力、粘度较高,而变化范围较小的液位测量。原理:杠杆力矩平衡原理。(分离器液位)图3.7浮球式液位计1—浮球;2—连杆;3—转动轴;4—杠杆;5—指针标尺;6-平衡锤类型:内浮球式、外浮球。电动浮球变送器直接安装在各种储槽设备上,特别适用于炼油厂的热重油、沥青以及易燃、易爆、有腐蚀性的介质测量,应用广泛。浮球液位控制器液位越显报警的一种液位开关,当液位到达上下限位置时,压力开关发出开关式信号。5.磁翻板式液位结构:连通器、带磁铁浮子、磁翻版(每个磁翻板都有磁性,一面是红色,另一面为白色)。图3.9磁翻板液位计1—磁翻板;2—内装磁钢的浮子;3—翻板支架;4—连通器;5—连接法兰;6—连通阀;7—被测容器原理:当磁浮子随液位升降时,浮子磁场对磁翻板的吸引,迫使磁翻板转向,使磁浮子以下翻板为红色,磁浮子以上翻板为白色,显示液位。特点:结构牢固,工作可靠,显示醒目。精度低、磁翻板易腿色退磁、浮子易卡。磁翻板液位计磁翻转液位计3.3.2变浮力式物位计1.浮筒式物位计原理图3.9浮筒式物位计结构浮筒是一不锈钢空心长圆柱体。浮筒的重量大于同体积的液体重量,使浮筒不能漂浮在液面上。原理:浮筒6悬挂在杠杆4一端,与扭力管3固连。扭力管3是一种密封式的输出轴,利用扭力管的弹性变形把浮筒上的力变成芯轴的转动。浮筒式液位计浮筒式液位计由四部分组成:浮筒、弹簧、磁钢室和输出指示。适合对各种密封容器内的液面测量。图3.10扭力管平衡的浮筒测量原理1—外壳;2—芯轴;3—扭力管;4—杠杆;5—支点;6-浮筒当浮筒拉力f与扭力管扭角θ关系fKfddCLLddCML)(32)(324142041420式中M0——作用在扭力管上的扭力矩;d1、d2——分别为扭力管的内、外径;C——扭力管横向弹性系数;L0——扭力管的长度。)(3241420ddCLLKL——浮筒中心到扭力管中心的距离。为常数gXHAf)(HgLAKgAK1当液位为零时f=W最大,扭力管扭角达到最大,θ约为7°。当液位上升时,浮筒浮力增大,拉力f减小,θ减小,约为2°。当液位为H时,浮筒上拉力变化ρ——液体的密度;A——浮筒的截面积;W——浮筒的重量。与H=0时相比,扭力管扭角变化量Δθ与液位H成正比关系,负号表示液位H越高,扭角θ越小。2.变送环节F2390电动浮筒液位变送器。主要由振荡器、涡流差动变压器、解调器、直流放大器组成。图3.12转换器电路框图原理:当芯轴带动差动变压器动臂传动时,输出线圈上的感应电压⊿u变化与⊿θ成正比。⊿u变为直流电压V,送入差分放大器U放大,其输出电压经解调器将功率放大器转换为4~20mA电流I0输出。浮筒液位计的量程取决于浮筒长度,有300、500、800、1200、1600、2000mm。3.浮筒液位变送器的校验(1)干校法用挂法码干校浮筒液位计。该砝码所产生的重力f应等于浮筒的重力(包括挂链或挂杆的重力)W与液面在校验点时浮筒所受的浮力F之差。当测量两种介质的界面高度时gHLDWgHDgHLDWfH)]([44)(421221222fH——液面在被校点H处砝码的重力,N;D——浮筒外径,m;L——仪表量程,m;H——液面高度,m;ρ1——重相液体的密度,kg/m3;ρ2——轻相液体的密度,kg/m3。mH——液面在被校点H处砝码的质量,kg;M——浮筒、挂链或挂杆的质量,kg。当测液面高度时,ρ2为气相密度。ρ1>>ρ2,可简化为124HDMmH则所挂砝码的质量为)]([42122HLDMmH【例题3.1】浮筒液位计浮筒质量m1=1.47kg,挂链质量m2=0.047kg,浮简直径D=0.013m,液位范围H=0~2m。被测液体的密度p1=850kg/m3,校验时所用托盘质量为m3=0.246kg,现求当液位分别为0%、50%、100%时,各校验点应分别加多大的砝码?解:由题意可知,当液位为0%时,浮筒所受的浮力为零,浮筒液位计所受的力仅为浮筒、挂链的重力之和。所以,应加砝码的质量为m0=m1+m2—m3=1.47+0.047--0.246=1.253(kg)当液位为50%时,应加砝码质量为=1.253--(kg).当液位为100%时,应加砝码质量为=1.253--(kg)2501235014DmmmmH20.01328501.140242210012310014DmmmmH20.01328501.02744(2)水校法校验时关闭浮筒室的上、下引压阀,向测量筒中灌水,用换算灌水高度进行校验。校验时所加水位高度h应满足与被校液位高度为H时浮筒对杠杆的拉力相同。校验所加水位高度h为Hhwx【例题3.2】现用一电动浮筒液位变送器测量某分馏塔的液位,其浮筒长度为L=1600mm,被测介质密度为800kg/m3。现发现该液位计不准,需进行校验。试计算当输出20%、40%、60%、80%、100%时,浮筒内校验加水的高度。解:当液位最高时(100%),仪表输出为20mA,此时灌水高度为(mm)同理,当液位分别为20%、40%、60%、80%时,灌水的高度分别为256mm、512mm、768mm和1024mm。100800100%1600100%12801000xyhL例题(校验浮筒液位计)1浮筒液位计浮筒质量m1=1.47kg,挂链质量m2=0.047kg,浮筒直径D=0.013m,液位范围H=0~2m,被测液位的密度是ρ=850kg/m3,校验时所用托盘的质量为m3=0.246kg,当液位是0%、50%、100%时,各个校验点应该分别是多大的砝码?2.水校验方法时,如果校验液位是0%、50%、100%时,则灌水高度应该是多少?3.4静压式液位计3.4.1测量原理原理:流体静力学原理gHPPPAB对敞口容器,PA为大气压gHPPpaBPb——B点的表压力;Pa——当地大气压力。3.4.2迁移问题安装条件限制、引压管路隔离液影响,会造成附加静压。为消除附加静压影响,需调整差压变送器点,使之H=0时指零,仪表输出上、下限的与液位的零点、量程相对应。这种方法称为“零点迁移”。图差压式液位计原理图gΔhρP0HgρhgρhP22210HΔ当H=0时,△P=0,差压变送器未受任何附加静压。差压变送器无需迁移。当H=0时,△P0,差压变送器受附加正差压作用,需进行正迁移,迁移量:当H=0时,△P0,差压变送器受附加正差压作用,需进行正迁移,迁移量:正、负迁移的实质是同时改变量程的上、下限,而不改变量程的大小。(a)无迁移
本文标题:雷达式液位计的安装
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