中国 实验快堆仪表与控制基础(PPT-7).doc

中国实验快堆仪表与控制基础(PPT)7 液位测量仪表7.1液位测量仪表的种类各种液位测量仪表示意图（1）直读式液位测量仪表，（2）浮子式液位测量仪表，（3）静压式液位测量仪表，（4）电磁式液位测量仪表，（5）超声波式液位测量仪表，（6）核辐射式液位测量仪表等。7.2液体静力液位计液体静力液位计原理图 式中： 容器中液体的密度； 管子中液体的密度。若和有差别。则容器和管子中的液位就会不一致。这是由于容器和管子中的温差引起的。7.3差压式液位计7.3.1敞口容器的液位测量原理敞口容器液位测量装置原理图式中： 高压；低压；差压；A比重；H高度。7.3.2密封容器的液位测量原理密封容器差压式液位测量装置原理图此时压力公式为：7.3.3三通阀三通阀集合管7.3.4 “干管”系统 7.3.5 “湿管”系统7.3.6零点迁移（a）无迁移；（b）负迁移；（c）正迁移；（d）迁移的特性曲线。具有零点迁移的差压变送器测量液位的原理及特性曲线1）无迁移假设采用输出为420 mA的电动变送器，并假设对应于液位的变化所要求的仪表量程为， 为0时，输出电流为4 mA；时，输出电流为20 mA，我们称这为“无迁移”。2）负迁移在变送器正、负室与取压点之间分别装有隔离罐，并充以隔离液，此时正负压室的压力分别为：正负压室的压差为：时，此时电动差压变送器的输出低于其下限值4 mA，并且由于实际工作中，往往，所以即使为上限值都有可能使变送器输出低于4 mA，这样变送器就无法正常工作。此时需要在变送器上调整迁移量，即在维持原来量程不变的条件下，同时减小变送器输入的上、下限，使变送器的输出与液位成比例变化，这过程称为负迁移，负迁移量为：可见，由、和即可求出负迁移量。设；，电动差压变送器输出为420 mA。则仪表量程为： 负迁移量为： 的下限值：的上限值：3）正迁移式中：变送器正、负压室至液位基准面的距离。当时，差压变送器输出高于下限值4 mA；当为上限时，变送器输出高于20 mA。此时，需要在维持原来量程不变的前提下，调整迁移量，同时增大变送器输入的上、下限，使为0时输出4 mA，为上限值时，仪表输出为20 mA，此过程为正迁移。正迁移量为： 只要知道、即可知道正迁移量。设，则，即。若仪表的量程仍为，那么 。7.4电阻式液位计1）电阻式液位计的工作原理电阻式液位计的工作原理是把容器内液位的变化转变为测量电路上的电阻的变化。特别是对快堆，液态金属导电性非常好，更适合使用电阻式液位计。说明：-电源内阻；-导线到探头的电阻 -探头内部导线电阻；Rp-探头包壳的电阻 -液态金属和容器外壳的电阻（） S-表示液态金属到探头末端短接的开关-容器外壳上的接地点；-表示液态金属到探头末端短接I-来自电源的电流。原理：（1）当液态金属在探头末端以下时，开关（）是打开的，电流（）流过探头包壳。所产生的的电压（）放大后使继电器动作。（2）当液态金属在探头末端以下时，开关（）是闭合的，且由于，所以几乎全部电流流过液态金属（）是这样的低，致使在其放大后，信号仍太弱以致不能使继电器动作。2）一种带有温度补偿的J型探头电阻式液位计。J型探头的安装必须使要测量的最小液态金属液位和J型探头的底相一致，使最大液位和无支撑段的末端相一致。在液态金属表面以上，探头的无支撑段与液态金属和容器外壳都没有接触。除了探头的J形部分以外，具有公共护套的两根导线都焊在作为接地点的容器外壳的外侧上。探头的工作是这样的：一恒定的直流电流流经探头无支撑腿护套的不浸没在液态金属里那部分。这是通过使用探头内部的一根导线和一根地线作用至直流电源的电流导线来完成的。这个电流在探头两端所产生的电压直接是液位的函数，该电压可在探头内部的第二根导线和第二根地线之间测得。由于探头的电阻是温度的函数，所以在设有适当补偿的条件下，刻度是与温度有关的。这种补偿是通过调节电流以维持某一导线两端有恒定的电压降来完成的。7.5 电感式液位计1）电感式液位计原理电感式液位计在钠冷快堆上使用效果很好。简单的电感液位计原理图2）电感式液位计温度补偿温度敏感性是这种形式电感探头的一个缺点。由于电流是电阻的函数，而电阻是温度的函数，故刻度只在线圈、套管和邻近液态金属的温度处于原先刻度的温度下才是正确的。如果初级线圈是用低温度系数的导线制成的，并从一恒流源获得电流，则由于绕组电阻率变化而引起的温度敏感性就大大地降低了，但由于钠和套管电阻率变化而引起的温度敏感性则继续存在。另一种电感式液位计是利用两个线圈之间的互感和由液态金属提供的耦合程度。其主要优点是通过安排电路使线圈电阻不起作用来降低温度灵敏度。这是通过使初级线圈从一恒流源获得供电，从而使电流的大小与初级线圈的电阻由于温度变化而引起的改变无关。通过用高输入阻抗的电压表来测量在次级线圈中所产生的感生电动势，也可消除次级线圈电阻变化的影响。使用双绕无感线圈的液位计另一种设计采用了不同方式的互感，在这种设计中，耦合存在于成对安装在一个套管里的两个相邻的平行线圈之间。如果线圈缠绕在非磁性芯子上，则当它们稍微分开和当没有导体环绕它们时，它们几乎具有零的电耦合。当这对线圈被一个闭合电路的导体围绕时，它们就耦合。因此，当这对线圈浸没在液态金属系统中的一个套管里时，耦合伴随套管周围的液态金属上升而增加，并可通过输出电压的增加反映出来。使用由液态金属感性耦合的线圈的液位计7.6 浮子液位计浮子始终浮在液体的表面，它受到两个力的作用，一个是它的重力，另一个是受到液体和气体对它的浮力。这两个力大小相等，方向相反，所以使浮子始终浮在液面上，相对于液面处于平衡的位置。容器内液位上升或下降时，浮子随着液面相应地上升、下降，从而带动铁芯在磁场线圈中移动，导致线圈感抗变化，使得流过线圈的电流发生变化，通过测量此电流的大小来反映出液位的高低。7.7磁翻转式液位计测量的液位可在贮液箱上的管子上读出。贮液箱内液体的高度就等于管子上的读出值。在与容器