常见液位计介绍.ppt

常用液位计介绍 主讲 刘春会 常用液位计介绍 培训目的 通过培训使员工能够熟练掌握岗位操作技能与简单故障处理能力 培训内容 常见液位计的原理及操作指南培训重点 液位计的操作以及故障判断培训难点 故障分析培训设计 本教程结合新版操作规程 图文并茂 使员工在轻松的学习环境中掌握岗位操作技能 常用液位计介绍 液位检测总体上可分为 直接检测和间接检测两种方法 直接测量是一种最为简单 直观的测量方法 它是利用连通器的原理 将容器中的液体引入带有标尺的观察管中 通过标尺读出液位高度 间接测量 是将液位信号转化为其它相关信号进行测量 如压力法 浮力法 电学法 热学法等 下图所示的是玻璃管液位计 常用液位计介绍 常用液位计介绍 间接测量液位计是单回路调节系统中的一部分 它故障了就投不了自动 费时费力加氢装置中常用的液位测量仪表有玻璃板 管 液位计 磁浮子液位计 浮球液位计 沉筒液位计 双法兰差压液位计 超声波液位计 雷达液位计 下面简单介绍 一 玻璃板液位计 玻璃板 管 液位计连通器原理投用 脏了吹扫 玻璃板液位计 液位计两端的针型阀不仅起截止阀的作用 当液位计发生意外破损泄漏时 钢球可在介质压力作用下自动关闭液体通道 防止液体大量外流起到安全保护作用 如何投用玻璃板液位计1 检查安装正确无误 液位计完整无损 2 如果设备到液位计有多道阀门 则先打开除液位计自带或最靠近液位计以外的阀门 3 缓慢打开上部针型气阀直至全开4 缓慢打开下部液相针型阀阀直至全开5 进行液位计冲洗操作 并在冲洗中排除引压管堵的可能 注意 打开阀门及冲洗操作时开阀要慢 防止液位计防漏装置动作引起堵塞 玻璃板液位计 玻璃板液位计吹扫内壁油污在开工期间 玻璃板液位计内壁沾上油污 这对观察液位造成一定的困难 清除油污的办法是用服务点的1 5MPa蒸汽吹扫 穿好劳动防护用品如手套 护目镜等 关闭上下引出阀门 打开放空和排凝阀门 从最近的服务点引一条蒸汽皮带 小心烫伤 因为玻璃的要先远距离蒸汽预热 施工者最好站在高处 由放空阀门吹入蒸汽 由排凝阀排除 吹到干净为止 加氢装置中 鉴于玻璃板液位计和磁浮子液位计所制造材料的耐压等级 玻璃板液位计一般用于低压系统部分 磁浮子液位计常用于高压系统部分 磁性浮子 浮球式液位计主要由本体部分 就地指示器 远传变送器以及上 下限液位报警器等几部分组成 磁性浮子式液位计通过与工艺容器相连的筒体内浮子随液面 或界面 的上下移动 由浮子内的磁钢利用磁耦合原理驱动磁性翻板指示器 用红蓝两色 黄白或红白 明显直观地指示出工艺容器内的液位或界位 左图连通器原理容易卡涩 清理铁屑 二 磁浮子液位计 磁浮子液位计的粗法调校实验得出 如果一致 说明浮子正常 不一致说明浮子变形或者磁翻板内部有卡塞变形等原因 要进行维修 磁浮子液位计 磁浮子液位计 磁翻板液位计的冲洗步骤 高压磁浮子排凝是密排 冲洗液位计之前要检查污油系统流程是否畅通 防止低压管线和污油罐超压 污油罐液位情况 以防冒罐 关闭上 下根部引出阀 打开排凝阀 稍开上引出阀 将油冲到污油罐 关闭排凝阀和上引出阀 缓慢打开下引出阀 以防打坏浮子使之变形或破裂 引入油后关闭 再打开排凝阀将冲到污油罐 重复几次 一般2 3次 直到冲洗干净 磁翻板液位计的翻板若冲乱了 可用磁铁刷回来 磁浮子液位计 磁浮子液位计的投用 冲洗干净之后 关闭液位计放空和排凝 缓慢打开上引线手阀 使得气相进入液位计 缓慢打开下引线手阀 使容器内液体流至液位计 浮球液位计属于恒浮力式液位计在浮球上方裝置電阻軌道R1 藉由浮球之上升下降改變R1之電阻值 藉由分壓原理VOUT VIN R2 R1 R2 便可由R1值轉換成電壓訊號而測得水位高低 三 浮球液位 浮球液位计 电动浮球液位变送器的测量部分由浮球与平衡杆和平衡锤组成力矩平衡机构 因此浮球可以自由地随液位的变化而升降 当液位改变时 浮球的位置发生相应的变化 通过球杆带动主轴转动 表头内角位移传感器与主轴通过齿轮啮合 将液位的变化转换成相应的电信号 浮球式的液位开关类似浮球液位计 还有接近式防溢流液位开关 四 浮筒式液位计 浮筒式液位计 浮筒式液位计属于变浮力液位计 当被测液面位置变化时 浮筒浸没体积变化 所受浮力也变化 通过测量浮力变化确定出液位的变化量 杠杆的末端吊有内筒 浮筒随介质的浮力F1变化而升降 这个浮力作用在杠杆1上 使杠杆系统以轴封膜片为支点而产生微小偏转 轴封膜片一方面作为杠杆的支点 另一方面起密封作用 带动杠杆2转动 传感器将偏移量经信号处理及转换电路转换成4 20mA标准信号输出 即完成变换过程 安装 浮筒式液位计安装时要保证桶体的竖直 安装高度以浮筒外壳中心线对准容器被测液位全量程的1 2处为准 且安装完毕后应与设备一起试压 浮筒式液位计 浮筒常见故障 浮子未吊好 导致浮子与筒壁相摩擦 因摩擦力抵消部分液面浮力 指示值不准 因为浮筒内介质几乎处于相对静止的状态 导致许多杂质沉淀在浮筒里 污泥把浮子卡住 即使液位变化 浮子被卡无法动作 就会出现输出值不变的情况 排除 关死根部截止阀 排污阀 用水清洗浮筒内壁 浮子的挂扣脱落 由于脱扣 浮子沉到浮筒底部 扭力管无挂重 相当于液位满量程时的情况 显示110 处理 把浮子挂扣挂好后 投表 会运行正常 放大器板损坏 由于放大器损坏 浮子经过扭力管传过来的液位位移信号通过放大器 无法变成数字信号输出 处理 更换放大器板 并加盖防雨罩 浮筒式液位计 当液位为高度H时 浮筒的浸没深度为H x 作用在杠杆上的力为Fx W A H x g式中W 浮筒的重量A 浮筒的截面积 x 浮筒上移的距离 被测液体的密度 液位高度变化 作用在杠杆上的力也跟着变化 扭力管产生的角位移也随之变化 传感器将角位移的变化量转化为4 20mA电流输出 浮筒式液位计 浮筒液位计的校验浮筒液位计的校验有挂重法和水校法挂重法 1 测量液位时被校刻度0 时 应挂重为W挂重 W浮筒被校刻度25 时 应挂重为W挂重 W浮筒 1 4 4D2 gh 被校刻度50 时 应挂重为W挂重 W浮筒 1 2 4D2 gh 被校刻度75 时 应挂重为W挂重 W浮筒 3 4 4D2 gh 被校刻度100 时 应挂重为W挂重 W浮筒 4D2 gh 浮筒式液位计 水校法在浮筒上标注 水校 液位刻度浮筒下引管中心位置为零点 0 刻度位置 水校量程L 实际密度 水的密度 浮筒长度 从零点位置向上L高度为满量程 100 刻度 将L分为4等分 在浮筒上标注出来 灌水到零位线 调试棒插入表头标有 0 的孔 然后拿出 液晶显示屏上出现 S L0 闪烁时 将调试棒插入标有 100 的孔作确认 液晶显示屏为0 零点调整结束灌水到50 线 调试棒插入表头标有 0 的孔 然后拿出 液晶显示屏上出现 S 50 闪烁时 将调试棒插入标有 100 的孔作确认 液晶显示屏为50 50 调整结束灌水到量程线 调试棒插入表头标有 0 的孔 然后拿出 液晶显示屏上出现 S HI 闪烁时 将调试棒插入标有 100 的孔作确认 液晶显示屏为100 量程调整结束灌水至0 25 50 75 100 检查仪表测量是否准确 浮筒式液位计 浮筒液位计测界位充满轻介质时 标零点 充满重介质标量程 试用介质密度都小于水密度 浮筒式液位计 浮筒液位计测界位充满轻介质时 标零点 充满重介质标量程 试用介质密度都小于水密度 当测量界位的重介质大于水的密度时 参考如下 浮筒式液位计 对于密度差非小的界位测量来说 是不适合做水校法来测量的 因为计算出的零点水位和量程水位太小了 肉眼又误差很大 故最好用称重法 例 浮筒长度是30cm 轻介质密度是0 84 重介质是0 95 水校法算得轻介质最高液位为0 84X30 25 2cm 重介质最高液位为0 95X30 28 5cm人眼在区区33mm的范围内 来校验浮筒 还能准吗 所以最好用称重法 液位测量或密度差相当大的时候才用水校 五 压力式液位计 压力法依据液体重量所产生的压力进行测量 由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成正比 因此通过测容器中液体的压力即可测算出液位高度 对常压开口容器 液位高度H与液体静压力P之间有如下关系 下图为用于测量开口容器液位高度的三种压力式液位计 a 压力表式液位计 b 法兰式液位变送器 c 吹气式液位计 差压式液位计 对于密闭容器中的液位测量 可用差压法进行测量 它可在测量过程中消除液面上部气压及气压波动对示值的影响 下图示出差压式液位计测量原理 差压式液位计 根据被测介质的密度及液体测量范围计算出压力或压差范围 再选用量程 精确度等性能合适的压力表或差压表 差压式液位计普及范围广 容易校准 故障率低 受介质密度和温度影响较大 所以常常精度比较差 对于具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大 易凝固的介质 引压导管易被腐蚀或堵塞 影响测量精度 应用法兰式压力 差压 变送器 实际生产中 应用最多的是电容式ROSEMOUNT3051系列差压变送器 差压式液位计敏感元件为金属膜盒 它直接与被测介质接触 省去引压导管 从而克服导管的腐蚀和阻塞问题 膜盒经毛细管与变送器的测量室相通 它们所组成的密闭系统内充以硅油 作为传压介质 为了毛细管经久耐用 其外部均套有金属蛇皮保护管 差压式液位计 差压液位计动三阀组调零 正常投用是开正压阀 关平衡阀 再开负压阀 首先开启正压阀这一项的前提是在确认平衡阀已经打开的情况下 这样该测量点的偏高压部分就已经被同时导入到变送器的正 负压室中 然后关闭平衡阀再开启负压阀 负压室中的压力下降至负压侧压力 从而保证了开启正 负压侧阀门时始终不会对敏感原件造成单向的压力冲击 双法兰差压液位计硅油毛细管怕折伴热波动反冲洗油 差压式液位计零点迁移 1 零点迁移问题采用差压式液位计测量液位时 由于安装位置不同 一般情况下均会存在零点迁移的问题 下面分无迁移 正迁移和负迁移3种情况进行讨论 无迁移如右图所示 被测介质黏度较小 无腐蚀 无结晶 并且气相部分不冷凝 变送器安装高度与容器下部取压位置在同一高度 将差压变送器的正 负压室分别与容器下部和上部的取压Pl P2相连接 如果被测液体的密度为 则作用于差压变送器正 负压室的差压为 p pl p2 H g 当液体由H 0变化到最高液位H Homax时 p由零变化到最大差压 pmax 变送器对应的输出为4 20mA 当H 0时 P 0 差压变送器未受任何附加静压 当H达到最大时 P也达到最大值 差压式液位计零点迁移 正迁移 如右图所示正压室 负压室 压差 当H 0时 差压输出并不为零 其值为 其迁移量为正值 所以称为正迁移 当液体由H 0变化到最高液位H Homax时 p由零变化到最大差压 pmax 变送器对应的输出为4 20mA 当H 0时 P 0 差压变送器未受任何附加静压 当H达到最大时 P也达到最大值 差压式液位计零点迁移 负迁移 如右图所示有些介质对仪表会产生腐蚀作用 或者气相部分会产生冷凝使导管内的凝液随时间而变 这些情况下 往往采用在正 负压室与取压点之间分别安装隔离罐或冷凝罐的方法 因此 负压侧引压导管也有一个附加的静压作用于变送器 使得被测液位H 0时 压差不等于零 正压室 负压室 差压 当H 0时 差压的输出并不为零 而是 B 为使H 0时 差变的输出为4mA 就要消除 B的影响 称之为量程迁移 由于要迁移的时为负值 所以称为负迁移 量程迁移实例 例如 已知 液位高度变化形成的差压值为 所以可选择差压变送器量程为40kPa 所以负迁移量为37 240kPa 即将差压变送器的零点调为 37 240kPa 迁移后差变的测量范围为 37 24 2 76kPa 综上所述 正负迁移的实质是改变变送器的零点 使在只受附加静压力时输出为 零 同时改变量程的上下限 而量程范围不变 法兰液位变送器校验 法兰液位变送器校验 校验前检查 稳压电源确定是否为24VDC 确认电源线及信号线极性是否正确 确认两只法兰放在同一水平面上 变送器竖直安装 确认法兰连接密封良好 进行打压校验使用375手操器与变送器正确连线 打开电源 进入ONLINE通讯界面 读出变送器的量程范围 做好记录 与台账进行核对 核实变更情况 例如 变送器量程为 100 0KPa 如图1 2连接 使用标准压力信号发生器对变送器进行5点打压 即100KPa 75KPa 50KPa 25KPa 0KPa 记录变送器对应的输出值对应4 20mA输出 差压液位计故障分析 故障现象及处理 1 液位波动较大 1 介质波动大或气化严重 2 上引压管或下引压管不畅通 3 毛细管有破损介质泄漏 4 膜盒损坏 5 伴热温度过高2 显示不变化 1 引出阀未打开或引压管线堵塞 2 强制信号未取消 3 电路板故障损坏 4 膜盒损坏 5 正负毛细管同时被挤压造成管路堵塞或损坏 3 指示最大 最小 1 低压侧 高压侧 隔离液泄漏 膜片坏 毛细管损坏 2 低压侧 高压侧 引压阀没开或堵塞 4 指示偏大 偏小 1 低压侧 高压侧 引压阀开度过小 2 放空堵头漏 3 仪表迁移量没计算准确 组态未设置好 仪表没有校验好5 仪表无指示 信号线脱落或虚接 电源保险烧 安全栅损坏 电路板损坏 思考 就地液位计与远传液位计发生偏差时 如何进行调校 应先对远传液位控制进行手动干预 人为提高或降低液位控制 观察液位计是否同步变化 如果远传液位计同步变化 即可初步确定为现场液位计故障 否则 即可判断远传液位计故障 但在处理远传液位计前 要先对就地液位计进行校准 以确保检测的准确性 六超声波液位计 超声波液位计利用波在介质中的传播特性 因此 在容器底部或顶部安装超声波发射器和接收器 发射出的超声波在相界面被反射 并由接收器接收 测出超声波从发射到接收的时间差 便可测出液位高低超声波液位计按传声介质不同 可分为气介式 液介式和固介式三种 按探头的工作方式可分为自发自收的单探头方式和收发分开的双探头方式 相互组合可以得到六种液位计的方案 超声波液位计 超声波液位计 a 气介式 b 液介式 c 固介式单探头超声波液位计 超声波液位计 由上图看出 超声波传播距离为L 波的传播速度为C 传播时间为 t 则 L是与液位有关的量 故测出L便可知液位 L的测量一般是用接收到的信号触发门电路对振荡器的脉冲进行计数来实现 单探头液位计使用一个换能器 由控制电路控制它分时交替作发射器与接收器 双探头式则使用两个换能器分别作发射器和接收器 对于固介式 需要有两根金属棒或金属管分别作发射波与接收波的传输管道 超声波液位计 超声波特性1可以在气体 液体及固体中传播在常温下空气中的声速约为334m s 在水中的声速约为1440m s 而在钢铁中约为5000m s 声速还与介质所处的状态 如温度 有关 例如理想气体的声速与绝对温度T的平方根成正比 对于空气来说影响声速的主要因素是温度 并可用下式计算声速的近似值超声波特性2声波在介质中传播时会被吸收而衰减 质性质有关 气体中衰减最大 液体其次 固体中衰减最小 声波在介质中传播时衰减的程度还与声波的频率有关 频率越高 声波的衰减也越大 因此超声波比其他声波在传播时的衰减更明显 超声波液位计 超声波特性3声波传播时的方向性随声波的频率的升高而变强 发射的声束也越尖锐 超声波可近似为直线传播 具有很好的方向性 当声波从一种介质向另一种介质传播时 因为两种介质的密度不同和声波在其中传播的速度不同 在分界面上声波会产生反射和折射 声波从液体或固体传播到气体 或相反的情况下 几乎全部被反射 优点 使用范围较广 液位 粉末 块状的物位均可测量 实现非接触式测量 缺点 由于探头本身不能承受过高的温度 声速又与介质的温度等有关 并且有些介质对声波吸收能力很强 因而超声波物位计的应用受到一定限制 此外电路比较复杂 价格较高 超声波液位计 适用于有毒 有腐蚀性液体液位的测量 精度一般为0 1级 当测量含有气泡 悬浮物的液位及被测液面有很大波浪时 使用较困难 七雷达液位计 雷达液位计的测量原理雷达液位计采用发射 反射 接收的工作模式 雷达液位计的天线发射出电磁波 这些波经被测对象表面反射后 再被天线接收 电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比 关系式如下 D CT 2式中D 雷达液位计到液面的距离C 光速T 电磁波运行时间雷达液位计记录脉冲波经历的时间 而电磁波的传输速度为常数 则可算出液面到雷达天线的距离 从而知道液面的液位 53 53 脉冲行进的速度 光速C0 300 000 000m s物位 罐高 距离 H DTDR测量的是时间t L 物位 OPTIFLEX1300C工作原理 物位的计算方法 特别提示 测量几乎不受温度 压力等因素的影响 从而为高精度的物位测量提供保证 H 罐高 D 距离 雷达液位计 在实际运用中 雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式 采用调频连续波技术的液位计 功耗大 须采用四线制 电子电路复杂 而采用雷达脉冲波技术的液位计 功耗低 可用二线制的24VDC供电 容易实现本质安全 精确度高 适用范围更广 雷达液位计的特点 1 雷达液位计采用一体化设计 无可动部件 不存在机械磨损 使用寿命长 2 雷达液位计测量时发出的电磁波能够穿过真空 不需要传输媒介 具有不受大气 蒸气 槽内挥发雾影响的特点 能用于挥发的介质如粗苯的液位测量 雷达液位计 3 雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量 电磁波在液位表面反射时 信号会衰减 当信号衰减过小时 会导致雷达液位计无法测到足够的电磁波信号 导电介质能很好地反射电磁波 甚至微导电的物质也能够反射足够的电磁波 介电常数大于1 5的非导电介质 空气的介电常数为1 0 也能够保证足够的反射波 介电常数越大 反射信号越强 在实际应用中 几乎所有的介质都能反射足够的反射波 雷达液位计 4 采用非接触式测量 不受槽内液体的密度 浓度等物理特性的影响 5 测量范围大 最大的测量范围可达0 35m 可用于高温 高压的液位测量 6 天线等关键部件采用高质量的材料 抗腐蚀能力强 能适应腐蚀性很强的环境 7 功能丰富 具有虚假波的学习功能 输入液面的实际液位 软件能自动地标识出液面到天线的虚假回波 排除这些波的干扰 8 参数设定方便 可用液位计上的简易操作键进行设定 也可用HART协议的手操器或装有软件的PC机在远程或直接接在液位计的通信端进行设定 十分方便 雷达液位计 雷达液位计安装的注意事项雷达液位计能否正确测量 依赖于反射波的信号 如果在所选择安装的位置 液面不能将电磁波反射回雷达天线或在信号波的范围内有干扰物反射干扰波给雷达液位计 雷达液位计都不能正确反映实际液位 因此 合理选择安装位置对雷达液位计十分重要 在安装时应注意以下几点 1 雷达液位计天线的轴线应与液位的反射表面垂直 2 槽内的搅拌阀 槽壁的黏附物和阶梯等物体 如果在雷达液位计的信号范围内 会产生干扰的反射波 影响液位测量 在安装时要选择合适的安装位置 以避免这些因素的干扰 雷达液位计 3 喇叭型的雷达液位计的喇叭口要超过安装孔的内表面一定的距离 10mm 棒式液位计的天线要伸出安装孔 安装孔的长度不能超过100mm 对于圆型或椭圆型的容器 应装在离中心为1 2R R为容器半径 距离的位置 不可装在圆型或椭圆型的容器顶的中心处 否则雷达波在容器壁的多重反射后 汇集于容器顶的中心处 形成很强的干扰波 会影响准确测量 4 对液位波动较大的容器的液位测量 可采用附带旁通管的液位计 以减少液位波动的影响 安装完毕以后 可以用软件的PC机观察反射波曲线图 来判断液位计安装是否恰当 如不恰当 则进一步调整安装位置 直到满意为止 雷达液位计 雷达液位计的维护雷达液位计主要由电子元件和天线构成 无可动部件 在使用中的故障极少 使用中偶尔遇到的问题是 贮槽中有些易挥发的有机物会在雷达液位计的喇叭口或天线上结晶 对它们只要定期检查和清理即可 维护量少 在日常维护中 可以用PC机 装有VEGAVisualOperating软件 远程观察反射波曲线图 对于后来可能新产生的干扰波 可以利用液位计有识别虚假波的功能 除去这些干扰反射波的影响 保证准确测量 雷达液位计故障现象及处理1 液位波动 1 重新组态探头长度和偏差 2 依靠其他设备确认液位 雷达液位计 3 调整阻尼系数 4 重新组态回路值 5 导波管或管壁有干扰物体2 液位输出保持不变 不跟踪液位的变化 1 确认探头长度 2 调整偏置值 已达到精确数值3 无信号 1 检查介质介电常数 2 液位在顶部过渡区 组态时没设置 3 线路板或16针连接器工作不正常 4 检查探头长度组态 5 可能有介质在探头上搭桥 6 介电常数选择不正确 雷达液位计 4 输出为最大或最小 1 介质不纯 如油带水 2 介质或杂物在探头上搭桥 3 导波杆堵塞 4 有泡沫或粘稠物 5 探头顶部密封处有杂物 如 水 油等 缆式雷达液位计 八特别说明 两个双法兰 参与液位控制108单元是三个沉筒 参与液位低低联锁