液位测量仪表详解.ppt

液位测量仪表介绍 一 根据测量介质的不同可将液位类测量仪表划分为以下几类 1 差压变送器 单 双法兰变送器 用于测量敞口或常压容器或密闭容器内液体液位 2 雷达液位计 用于测量料易燃 易爆 强腐蚀性的液体或固体液位 尤其适用于大型立罐或球罐 如粒碱料仓液位 丙烯球罐及重油储罐均可用 3 超声波液位计 用于测量水池内液体液位 4 外侧液位计 用于测量密闭容器内有毒有腐蚀性介质的液位 如液氯 液相丙烯及某些高压容器内介质 5 磁翻板液位计 含磁致伸缩 用于测量某些重要储罐内液体的液位 6 玻璃板液位计 用于测量压力较低且干净的液体 二 简单介绍各种仪表的工作原理及结构特点 一 差压 单双法兰变送器 1 差压 单双法兰变送器的工作原理是 基于液柱高度的变化产生的压差来检测容器内液体液位 计算公式如下 P g h h P g式中 P 指容器内液柱高度变化产生的压差 是指容器内液体的密度 h 是指容器内要检测的液柱高度 2 工作特点 差压变送器主要用于检测水或无腐蚀性 无结晶的介质 连接方式是 a 测量敞口容器或常压容器液位时 低压侧直通大气 高压侧通过引压管与设备取压口连接 b 测量密闭容器液位时 低压侧与设备上部取压口通过引压管连接 高压侧与设备下部取压口连接 单法兰差压变送器主要用于测量有腐蚀性 含结晶颗粒 黏度较大 易凝固的液体的液位 只适用于常压容器或敞口容器 双法兰差压变送器与单法兰变送器测量的介质一致 适用于密闭容器液位的测量 3 实际应用中的选型注意事项 首先依据测量介质对变送器膜片进行选择 a 湿氯气 盐酸 次氯酸钠 硫酸等腐蚀性强的介质 膜片应选钽或钛 b 干氯气 石灰乳等易结晶或易凝固的介质 膜片应选304或316L c 温度或浓度较低的碱液 膜片应选哈C d 温度或浓度较高的碱液 膜片应选Ni201 e 测量介质为氢气时 膜片应选择镀金膜片 因氢气易出现反涔透现象 注意 干氯气与钛反应易着火 高于90度的碱液易腐蚀哈C膜片 双法兰变送器毛细管长度及内部填充液的选择 a 为了便于拆卸且节省耗材 可以将双法兰变送器高压侧直接与设备下部法兰口连接 低压侧通过毛细管与上部法兰连接 所以毛细管长度一般大于设备法兰间距1m左右即可 b 毛细管及膜盒内传压介质依据被测介质的性质决定 被测介质温度低于200度时 可填充硅油 高于200度时 可填充氟油 变送器法兰耐压等级及密封面的选择 一般腐蚀性介质变送器法兰耐压等级为PN1 6Mpa 法兰密封面为RF 液氯或液相丙烯要求法兰耐压等级不低于PN2 5Mpa 法兰密封面为M面 量程选择 首先确定液面是否从设备下部取压口处计量 可以确定是迁移量 若液面以下部取压口处为零液面 那么变送器的迁移量 P毛细管内硅油 若最低液面高于下部取压口 那么变送器的迁移量 P最低液面 P毛细管内硅油 注意 变送器的零点迁移只改变量程的上 下限 不改变量程的大小确定量程上下限的简易方法 关闭设备上下取压口处的截至阀 将变送器上下部法兰松开 确保膜片不受压 此时变送器的显示示值即为量程的下限 上限 量程 下限 4 常见故障分析及解决办法 a 变送器示值漂移 可能是环境温度过高或过低所致 所以冬天注意对变送器进行防冻处理 夏天对变送器进行防高温处理 b 变送器出现示值不准 可能是密闭容器内进行抽真空处理导致膜片变形 选型过程中注意操作压力存在负压时 可选择耐真空度的变送器 c 变送器示值出现偏小或偏大 可能是高压侧或低压侧取压口处堵塞 定期应对膜片进行清洁 d 变送器电路板故障 实际应用中的实例 关键是量程与迁移量的确定 如图所示 用差压变送器测量闭口容器的液位 已知h1 50cm h2 200cm h3 140cm 被测介质的密度 0 85g cm3 负压管内的隔离液为水 1mmH2O 9 807Pa 求变送器的调校范围和迁移量 二 雷达液位计 1 雷达液位计的工作原理是利用超高频电磁波经缆绳或天线向被测容器内的液面发射 当电磁波碰到液面后反射回来 仪表检测出发射波和回波的时差 从而计算出液面高度 2 工作特点 雷达液位计依据信号发射形式可分为导波雷达和射空雷达两类 导波雷达与射空雷达应用过程中的相同点 测量不受介质的温度 压力 真空度 蒸汽 湿度的变化影响 测量精度与介电常数 传导率 密度 重力无关 不适当的选型 与安装现场不匹配的选型 不合适的参数设置 没有正确的安装 没有选择合适的安装位置 都有可能带来莫名其妙的现象和结果 原因就在于电磁波是看不见 摸不着 在罐内反射 回波 折射 衍射和它们的相互干涉无法说清楚 导波雷达与射空雷达应用过程中的不同点 射空雷达与介质不接触 导波雷达有导波杆 与介质接触 受腐蚀介质的限制 射空雷达测量精度 1mm 比导波雷达 3 5mm 高 射空雷达比导波雷达测量距离远 只要有足够的能量 可达40m 而导波雷达受缆绳限制 最远35m 导波雷达的安装比射空雷达要简单 对于黏度比较高的介质 杆 缆会出现挂壁 所以通常选用射空雷达 射空雷达测量的应用范围不如导波雷达 前者的介电常数一般为2 0左右 后者的直接法可以达到1 8 罐底跟踪法可以测到1 3 射空雷达的价格比导波雷达要高 所以导波雷达应用较广 实际应用中的特点 导波雷达利用导波杆或缆绳发射信号 基本能测量所有的介质 测量过程不受介质温度 压力 密度 粘度等的影响 只与介质的介电常数有关 导波杆可根据不同的应用工况 选择单杆 单缆 双杆 双缆 同轴各种导波杆来测量 测量范围可达0 5 35m 射空雷达利用天线发射信号 与导波雷达的测量测量介质一致 更适合测量温度较高 粘度较大的液体或固体液位 射空雷达天线有多种规格DN40 DN50 DN80和DN100 标准型 天线越长 接受信号能力越强 测量范围可达0 2 40m 3 实际选型的注意事项 根据被测量介质的介电常数和测量长度来确定选用导波雷达或射空雷达测量介质小于4米时 选用导波杆式导波雷达 测量介质大于4米 小于35米时 选用导波缆式导波雷达 测量温度较高 粘度较大的液体或固体液位时 选用射空式雷达 测量罐内内部结构较复杂时 利用缆绳或导波杆发射信号时易受影响 通常也选用射空雷达 4 安装注意事项 导波雷达安装时要确保法兰连接处短管的直径大于短管高度 否则缆绳因晃动接触短管壁 导致液位测量不准 射空雷达安装时要求天线必须伸到罐内 至少超过10mm 液位计应避开进料口 出料口 漩涡或内壁有突起的地方 以免电磁波受干扰而影响测量 对于使用缆绳式导波雷达时 缆绳末端需要通过重锤或挂钩固定 避免因进料量较大时 缆绳摆动影响测量 测量介质有腐蚀性时 需要对雷达液位计连接附件 导波杆 缆绳 连接法兰进行涂氟处理 但使用的温度不能超过200度 温度超过200度时 可以选用射空雷达 导波雷达和射空雷达的安装形式 5 使用中常见故障及处理办法 a 出现死机现象 即及检测信号突然停在某个位置 可能原因 电压不稳 电压偏低 内部电路处理超负荷或仪表处理速度大于刷新速度 重新断电重启即可恢复 b 示值波动频繁 幅度较大 可能是物料波动速度较大 c 电流输出值停在16 5mA 特定的内部保护功能 d 实际液位与测量值不对应 可能是死区值设定不对 或是量程设定不对 三 超声波液位计 1 超声波液位计工作原理 仪表探头向被测介质发射一束超声波脉冲 声波被液面反射 通过测量声波发射与反射回的时间来测量液面的距离 液面高度计算公式 s vt 22 工作特点 由于超声波液位计不接液 可以用于测量有腐蚀性 不易挥发且无泡沫的场所 可以方便测量敞口池的液位 广泛用于污水池 废水池液位测量 3 安装注意事项 a 超声波液位计必须垂直于液面安装 b 不能安装于进料口上方 声波易受影响 c 由于超声波液位计发射功率较小 所以易受环境条件的影响 当测量液面出现水汽 泡沫或漩涡时 部分声波被吸收 导致测量不准确 所以尽量避开此种安装场所 4 常见故障及解决办法 频繁出现死机或不准现象 由于发射功率较小 所以在一些恶劣的环境下 声波易被吸收 工作不正常 此时可以考虑在超声波连接法兰下方增加静管 静管尺寸与法兰口径一致 确保声波不受影响 同时在静管周围开小孔 便于液体进入 同时防止了水汽 泡沫与漩涡的影响 四 磁致伸缩液位计 1 工作原理 磁致伸缩液位计是由不导磁的探测杆 磁致伸缩线 浮球及变送器组成 电路单元沿磁致伸缩线发射电流脉冲 从而在磁致伸缩线周围产生一个环形的磁场 当环形磁场与浮子的永久磁场相互作用产生扭矩力 同时产生返回脉冲 该脉冲沿磁致伸缩线的两端传递 脉冲传播速度是一个恒定值 计算起始脉冲与返回脉冲的时间即可检测出液面距离 2 工作特点 a 磁致伸缩一般配合磁翻板液位计使用 将磁致伸缩的探测杆固定在磁翻板液位计的测量管壁外 随着磁翻板内部磁浮子上下移动 作用于磁致伸缩线 产生示值 b 配合磁翻板使用更安全 可靠 双液位指示 就地指示 远传示值 c 配合磁翻板液位计组装成顶装式磁翻板液位计 将浮球和测量桶浸入液体内 替代某些恶劣场所使用的超声波液位计 使测量更加准确可靠 d 测量精度高 0 1mm 输出 2线制 4 20mA 3 8 20 5mA正常输出 A图 与磁翻板配套使用 借助于磁翻板的浮子 绑在磁浮筒外面B图 顶部安装螺纹连接C图 顶部安装法兰连接 可以安装在罐顶或者外浮筒顶上的法兰上 3 磁致伸缩液位计的安装方式 在化工行业磁致伸缩液位计通常与磁翻板液位计配套使用 连接方式正确的应为磁致伸缩变送器与磁翻板测量管上端保持一致方向 如图所示安装方式错误 3 安装注意事项 主要针对我们厂的使用情况介绍 a 确保磁致伸缩的探测杆紧贴磁翻板测量管 并与测量管中心线平行 且确保探测杆无弯曲 b 液位计投运时 应先打开上部截至阀 后打开下部截至阀 确保浮子不变形 c 磁致伸缩安装时确保方向正确 否则测不出示值 4 磁致伸缩量程快速标定法 将浮子从测量管底部取出 将浮子移动到探测杆零点位置 调整磁致伸缩零点按键 使其输出4mA 然后再将浮子滑动到探测杆满量程的位置 调整磁致伸缩表头按键 使其输出20mA 常见故障及解决办法 a 磁致示值不变化 检查浮子是否卡滞或浮子上吸附铁屑 及时清洁 b 磁致示值与磁翻板示值不一致 可能是零点刻度线没有对准 c DCS示值与现场示值不一致 可能是磁致探测杆与磁翻板测量管安装方向反向 五 外侧液位计 1 工作原理 通过液面震动 在一定频率范围内产生一定幅度的脉冲信号 通过检测脉冲信号来测量液面高度 2 工作特点 a 适用于有毒 有腐蚀性且挥发性强的液体液位测量 可用于测量液氯储罐 丙烯储罐的液位b 由于探头不接液 检测过程安全可靠 3 安装注意事项 a 探头安装位置要接近平行于液面 且选择信号最强的位置安装探头 b 探头的正上方或正下方应远离液体进出口 以免影响测量 c 安装位置的罐体内壁不能有沉积物 d 探头安装位置应无焊渣 无漆块 将接触面打磨光滑后使探头紧贴容器壁 4 常见故障及解决办法 a 无液位显示 可能是液位处于仪表设定的盲区以下 可适当调整盲区设定值 b 液位检测断续 可能是探头部位罐体内壁有沉积物 影响信号检测 在同一液面调整探头位置 c 液位显示不正常 可能是探头附近有进液口 由于液体流速不稳影响信号检测 六 投入式液位变送器 1 工作原理 投入式液位变送器是基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理 采用扩散硅