吕文静 化工仪表及自动化

1、图0-1 各类仪表之间的关系SFp ip0pgp0pppigVpp21ppp单 位帕Pa(N/m2)巴(bar)毫米水柱(mmH2O)标准大气压(stm)工程大气压(kgf/cm2)毫米汞柱(mmHg)磅力/英吋2(lbf/m2)帕Pa(N/m2)1110-51.01971610-10.986923610-51.01971610-50.7500610-21.45044210-4巴(bar)110511.0197161040.98692361.0197160.750061031.45044210毫米水柱(mmH2O)0.980665100.98066510-410.967810-4110-40.

2、7355610-11.422310-3标准大气压(stm)1.013251051.013251.03322710411.03320.761031.469610工程大气压(kgf/cm2)0.9806651050.98066511040.967810.735561031.42239810毫米汞柱(mmHg)1.3332241021.33322410-31.35951101.31610-31.3595110-311.93410-2磅力/英吋2(lbf/m2)0.680491040.6804910-10.703071030.680510-10.7030710-10.517151021弹性元件的结构和

3、压力测量范围弹性元件的结构和压力测量范围膜片结构示意膜片结构示意（a）平面膜片；（）平面膜片；（b）波纹膜片；（）波纹膜片；（c）挠性膜片挠性膜片 膜盒结构示意图膜盒结构示意图 膜片膜盒一、压力表的选择1、类别选择：压力仪表的选用与安装压力仪表的选用与安装测量易燃易爆气体介质的压力时，多选用带有“禁油”标志的氧压表、乙炔表；测量气体负压时多选用真空表或压力真空表。2、测量量程的选择 压力仪表的上限选择的合适与否，不仅关系到测量的准确度，同时也关系到压力仪表的使用寿命，所以在选择压力仪表的测量上限时，一般应留有一定的余地。 3、准确度的选择： 压力仪表准确度的选择是讲究科学性、合理性的，许多人片

4、面追求高精度因而造成浪费，而选择过低准确度的压力表又无法满足测量准确度的要求。 在实用中，应先选定仪表的测量上限，然后试选一准确度等级，并按上述公式计算出最大允差。如果允差值小于工艺要求的准确度，则可选择该准确度等级的压力仪表；如果允差值超过工艺要求的准确度，则需更换准确度高一级的压力仪表。二、压力仪表的正确安装与使用： 进行压力检测，实际上需要一个测量系统来实现。要做到准确测量，除对仪表进行正确选择和检定(校准)外，还必须注意整个系统的正确安装。 取压口的位置选择： 1）取压口应与工质流速方向垂直，与设备内壁平齐 2）防止仪表感受件与高温和有害的被测介质接触。高温介质要冷凝，含尘气体要设灰尘

5、捕集器；腐蚀介质应加装隔离容器 (5)为了准确测得静压，压力表取压点应在直管段上，并设切断阀；其中，清洁无腐蚀性介质用针形阀粘度大，有腐蚀性介质用闸阀，可免除突然的压力波动和消除脉动。使用于腐蚀性介质和重油时，可在压力表和阀门间装隔离器，隔离器内装隔离液(隔离液可为轻柴油或甘油水溶液等)。 (6)工艺设备上的测压点开口应在气相段。对立式高设备(例如分馏塔)顶部压力。可沿塔顶出口管在其较低处取压，以便于维护检修。(7)取压点的位置要注意工艺管道分叉、阀前、阀后，严格按工艺流程要求，同一处测压点，压力表和压力变送器可合用一个取压口。(12)避免处于管路弯曲、分又及流束形成涡流的区域。(13)当管路

6、中有突出物体(如测温元件)时，取压口应取在其前面。连接导管的铺设： 连接导管的水平段应有一定的斜度，以利于排除冷凝液和气体。当被测介质为气体时，导管应向取压口方向低倾；当被测介质为液体时，导管应向测压仪表方向倾斜；当被测参数为较小差压值时，倾斜度可再稍大一点。 导压管粗细长短要合适，一般内径为68 mm，长度不超过50mm。必要时采取措施，防止被测介质冷凝或结冰。导压管敷设时，应保持1：1 01：20的坡度，以利于导压管内积存的少量液体或气体的排出。物位测量：物位测量：液位液位气体和液体间的分界面。气体和液体间的分界面。界位界位两种不同液体间的接触面；液体与固体间的两种不同液体间的接触面；液体

7、与固体间的 接触面。接触面。料位料位气体与固体颗粒或粉末的分界面。气体与固体颗粒或粉末的分界面。返回返回 物位测量的目的物位测量的目的在于要正确的测知容器或设备中存储物在于要正确的测知容器或设备中存储物质的容量或质量。这不仅是物料消耗或产量计量的参数，也质的容量或质量。这不仅是物料消耗或产量计量的参数，也是保证连续生产和设备安全的重要参数。是保证连续生产和设备安全的重要参数。 测量液位、界位或料位的仪表称为物位测量仪表又称物测量液位、界位或料位的仪表称为物位测量仪表又称物位计，进而又分：液位计、界位计和料位计。这些仪表由于位计，进而又分：液位计、界位计和料位计。这些仪表由于其测量的对象不同，且

8、应用的工况亦不同，因此其原理、结其测量的对象不同，且应用的工况亦不同，因此其原理、结构和使用方法亦不相同。本章仅对常用的测量方法及典型仪构和使用方法亦不相同。本章仅对常用的测量方法及典型仪表进行介绍。表进行介绍。物位检测仪表的分类物位检测仪表的分类按测量方式：按测量方式：连续测量连续测量和和定点测量定点测量（物位开关）（物位开关）按工作原理：按工作原理：直读式物位仪表浮力式物位仪表静压式物位仪表电气式物位仪表核辐射式物位仪表声波式物位仪表雷达式物位仪表磁致伸缩物位仪表光学式物位仪表机械式物位仪表玻璃管液位计玻璃管液位计浮标液位计浮标液位计浮筒液位计浮筒液位计法兰式物位计法兰式物位计 利用漂浮于

9、液面上的浮子高度或浸入液体中浮利用漂浮于液面上的浮子高度或浸入液体中浮 子的浮力变化测知液位或界位。子的浮力变化测知液位或界位。恒浮力式恒浮力式自动跟踪式、浮标式、浮球式、钢带式液位计自动跟踪式、浮标式、浮球式、钢带式液位计等。等。变浮力式变浮力式浮筒式液位计浮筒式液位计 浮力不变。浮子永远漂浮在液面上，位置随着液位变化。浮力不变。浮子永远漂浮在液面上，位置随着液位变化。浮力变化。浮子浸没在液体里，浮力随液位变化。浮力变化。浮子浸没在液体里，浮力随液位变化。 返回返回测量原理：测量原理：返回返回一、恒浮力式一、恒浮力式 浮子位置随液位高低而变，检测其位移，可知液位高度。浮子位置随液位高低而变，

10、检测其位移，可知液位高度。浮球式液位计浮球式液位计 OBGOAFW )（1. 工作原理工作原理2. 特点特点（1）量程小，受连杆长度和角度限制；）量程小，受连杆长度和角度限制；（2）精度低，最高）精度低，最高0.5级左右；级左右；（3）适用于温度、粘度较高，压力不）适用于温度、粘度较高，压力不 高的液位测量。高的液位测量。W浮球的重力；浮球的重力；G重锤的重力；重锤的重力；OA转轴到浮球中心垂直距离；转轴到浮球中心垂直距离；OB转轴到重锤中心垂直距离。转轴到重锤中心垂直距离。内浮球液位计内浮球液位计返回返回浮球式液位计浮球式液位计 返回返回 液柱静压液柱静压P=gH，与介质密度和液柱高度成正比

11、。，与介质密度和液柱高度成正比。gHPPPgHPPABAB 其中：其中：P差压值；差压值； H液位高度；液位高度； 介质密度；介质密度； g重力加速度。重力加速度。敞口容器：敞口容器：差压变送器负压室通大气或压力变送器。差压变送器负压室通大气或压力变送器。密闭容器：密闭容器：差压变送器负压室连接容器的气相部分。差压变送器负压室连接容器的气相部分。 一、工作原理一、工作原理 返回返回操作条件不变时，测静压得液位。操作条件不变时，测静压得液位。二、零点迁移二、零点迁移 gHPPPAB差压变送器测液位，一般情况下：差压变送器测液位，一般情况下： 实用中，大多数情况下，存在实用中，大多数情况下，存在零

12、点迁移零点迁移问题。问题。 此为理想情况，称为此为理想情况，称为无迁移无迁移。即：即：H=0 ，P =0 1. 正迁移正迁移ghgHpH = 0 P=hg 0 I 4mA；H = Hmax Pmax=Hmaxg + hg I 20mA正迁移正迁移(图图3-14)ghgHp102p返回返回设设: 变送器量程变送器量程Pmax = 5000Pa hg = 2000Pa调整压差为大于零的附加静压，称正迁移。H = 0 P = 2000Pa 调零点迁移使调零点迁移使 I= 4mA；H = Hmax Pmax= 5000+2000=7000Pa I= 20mA。2. 负迁移负迁移 负压侧与取压点之间安装

13、隔离罐或冷凝罐。负压侧与取压点之间安装隔离罐或冷凝罐。H = 0 P= -hg0 I 4mAH = Hmax Pmax=Hmaxghg I 4mA 气气pgHp 1气气pghp 2返回返回设设: 变送器的量程变送器的量程Pmax = 5000Pa, hg =5000Pa。 H = 0 P = - 5000Pa，调整零点迁移使，调整零点迁移使 I = 4mA； H = Hmax=h Pmax= 5000-5000 = 0 I = 20mA。调整压差为小于零的附加静压，称负迁移。如何判断正负迁移、计算迁移量、迁移后的测量范围如何判断正负迁移、计算迁移量、迁移后的测量范围？(1) 分别计算正负压室两

14、侧静压分别计算正负压室两侧静压P1、P2 , 求求P =P1 -P2 (2) 令被测液位令被测液位H =Hmin时时: 即即: Pmin = 迁移量迁移量D ， 其代数和为正则其代数和为正则正迁移正迁移； 为零则为零则无迁移无迁移； 为负则为负则负迁移负迁移。(3) 差压变送器量程差压变送器量程: L = Hmaxg(4) 迁移后的测量范围：迁移后的测量范围：DL+D 返回返回用于腐蚀性或含悬浮颗粒、粘度大、易凝等介质测量。用于腐蚀性或含悬浮颗粒、粘度大、易凝等介质测量。 采用法兰式差压变送器，采用法兰式差压变送器，原理及方法与差压变送器相同。原理及方法与差压变送器相同。3h三、法兰式差压式液

15、位计三、法兰式差压式液位计 差压式液位计差压式液位计 有单法兰、双法兰、插入式、平法兰等结构形式。返回返回单法兰式压力变送器单法兰式压力变送器返回返回返回返回双法兰式差压变送器双法兰式差压变送器2. 测量非导电介质测量非导电介质H=0： rRlnL2C00rRHLrRHCxxln)(2ln20 H=H：0 气相介质介电常数。气相介质介电常数。x 被测液体介电常数。被测液体介电常数。返回返回1. 工作原理工作原理返回返回超声波液位计超声波液位计 所谓超声波一般是指频率高于可听频率极限(20kHz以上频段)的弹性振动，这种振动以波动的形式在介质中的传播过程就形成超声波。超声波在穿过不同介质的分界面

16、时会产生反射，根据超声波从发射至接收到反射回波的时间间隔与物位高度之间的关系，就可以进行物位的测量。1. 工作原理工作原理返回返回超声波液位计超声波液位计 (1)声波阻断型。当液体或固体物料在储罐、料仓中积存高度达到预定高度位置时，超声波即被阻断，即可发出报警信号或进行限位控制。 (2)声波反射型。它是利用超声波回波测距的原理，可以对液位进行连续测量。根据传声介质的不同，有气介式、液介式和固介式。2. 测量方法测量方法返回返回超声波液位计超声波液位计 （1）液介式测量方法 如图(a)所示，探头固定安装在液体中最低液位处，探头发出的超声脉冲在液体中由探头传至液面，反射后再从液面返回到同一探头而被

17、接收。液位高度与从发到收所用时间之间的关系可表示为式中 H 探头到液面的垂直距离 v 超声波在介质中的传播速度 t 超声波由发射到接收经历的时间vtH212. 测量方法测量方法返回返回超声波液位计超声波液位计 （2）气介式测量方式 如图(b)所示，探头安装在最高液位之上的气体中。（3）固介式测量方式 图 (c)所示是固介式测量方法，将一根传声的固体棒或管插入液体中，探头安装在传声固体的上端。3. 实际测量过程实际测量过程返回返回超声波液位计超声波液位计 1 1液面液面 2 2直管直管 3 3空气超声探头空气超声探头 4 4反反射小板射小板 5 5电子开关电子开关 放射性同位素能放射出放射性同位

18、素能放射出、和和射线射线，透射某些物质。，透射某些物质。 放射源选定，被测介质不变时，放射源选定，被测介质不变时，I0 与与均为常数。均为常数。固体对射线吸收能力最强，液体次之，气体最弱。固体对射线吸收能力最强，液体次之，气体最弱。射线液位计射线液位计 1. 工作原理工作原理 返回返回轴封膜片式结构轴封膜片式结构 力力(矩矩)平衡平衡 H 浮力浮力FxMi=Mf一、浮力式液位计一、浮力式液位计二、差压式液位计二、差压式液位计恒浮力式：恒浮力式：浮球式、磁翻转式浮球式、磁翻转式变浮力式：变浮力式：浮筒式物位计浮筒式物位计（液位、界位）（液位、界位）扭力管式结构扭力管式结构H浮力浮力Fx扭角扭角特点特点静压原理：静压原理：应用液柱高度产生的静压。应用液柱高度产生的静压。压力式、差压式：压力式、差压式：零点迁移的判断、计算方法。零点迁移的判断、计算方法。