現(xiàn)代化工(gōng)業生產中會儲存、運(yùn)輸、使用各種(zhǒng)各(gè)樣的液體原料和產成品,例如石油化工企業的油料和各種溶劑,製藥、造(zào)紙企業生產使用的各種漿液和漿料,食品企業生產(chǎn)和儲存的各種乳(rǔ)液和飲料、果汁等,都需要對其進行安全和完善的保存,因此這些液體的液位數據是工業生產中一項重要的基礎數(shù)據,是保證企業能夠正(zhèng)常穩定生產的基本要求。
目前工業領域通用(yòng)的液位計測量原(yuán)理涉及到力學、熱學、電學、光學等多(duō)方麵,產品型號甚至達到數百種之多。當然,不同類型的液(yè)位計意味著其生產(chǎn)方式、使用(yòng)方(fāng)式和檢定方式均不(bú)同,也不可能勝任(rèn)所(suǒ)有(yǒu)的測量環(huán)境。下麵將從測量(liàng)方式的角度出發,針對目(mù)前市麵上出現的十餘種液(yè)位計進行分類,以幫助用戶在產品選型方麵做出合適的選擇。
1.通過浮力方式進行測量的液位計類型
浮力方式類型的液位計均有一個浮子(浮球或浮筒),浮子在靜止液麵上處於平衡狀(zhuàng)態,當液麵變化時浮子隨(suí)液麵發生位移,電子元件以一定的方式獲(huò)取浮子的位(wèi)移,進而轉換為液(yè)位(wèi)的變化。
由於(yú)電子元(yuán)件接(jiē)收浮子位移(yí)方式的不同,浮力方式液位計分為磁翻板液位計、浮筒液位(wèi)計、磁致伸縮液位計等。
(1)磁翻板液位計。磁翻板液(yè)位計由磁性浮子、圓柱型容器(qì)、標尺和變(biàn)送器(qì)組成。浮子在容器內(nèi)隨液麵移(yí)動,浮子的磁場作用在傳感器上,傳感器是一(yī)條封在不鏽鋼管內與被測液位等長的膠木條,上麵(miàn)按1cm或更小的(de)間隔焊有眾多的幹簧(huáng)管,當幹簧管與浮子在同一高度時閉合,否則開路,變送器接收幹簧管所連接(jiē)電阻(zǔ)的多少產(chǎn)生電流信號,轉換為液麵高度。浮子移動在標尺上顯示為紅、白珠的翻(fān)轉,指示液位。
(2)浮筒液位計。浮筒液位計有浮筒、彈簧、磁鋼室和指示器組成,根據阿基米德定律和磁耦合原理設計。浮筒的位移導致(zhì)磁鋼室磁場發生變化,指示(shì)器內的磁傳感器精確測量周圍磁場變化,與液位對應從而反映(yìng)出液位變化。
(3)磁(cí)致伸縮液位計(jì)。磁致伸縮液位計主要由浮子、波導管和變送器組成。變(biàn)送器(qì)的電子部件產生低壓電(diàn)流脈衝,開(kāi)始計時,產生磁場沿磁致伸縮線向下傳播(bō),浮子隨著液位變(biàn)化沿測量竿移動,浮子內磁鐵(tiě)也產生(shēng)磁場(chǎng),兩個磁場相遇,磁致伸縮線扭曲形成扭應力波脈衝,脈衝速度已知,計算脈衝傳播時間即對應液位精確變化。
2.通過壓力方式進行測量的液位計類型
壓力方式的液位計(jì)即通過其測壓元件測量液體壓力的(de)方式反映液麵高度的液位計。一般由變送器、傳感器和壓力探頭組成。傳感器是內置毛細軟管的特殊金(jīn)屬杆或電纜,探頭構造(zào)是一個不鏽鋼筒芯,底部帶有膜片(piàn)。探頭侵入液體中,測試受到(dào)的液體靜壓與實際大氣壓之差,壓差(chà)隨液位變化,電子元件接(jiē)收壓差信號反映液位的變化。根據傳(chuán)感器材(cái)質的不同分(fèn)為杆式和纜式兩種。
(1)杆式壓力液位(wèi)計。杆式壓力液(yè)位計的傳感器是(shì)金屬杆。其一般技術參數為(wéi),測(cè)量範圍一般(bān)0~5m,輸出信號:(4~20)mA,測量精度一般±0.5%。
(2)纜式壓力液位計。由於傳感器是電纜,可以彎(wān)曲,方便搬運和(hé)裝卸,所以纜式壓力液位(wèi)計的量程可以很大,有100m,甚(shèn)至300m,其測量(liàng)精度一般為±1.0%。
(3)差(chà)壓液位計。差壓液位計也是(shì)通過檢測(cè)壓(yā)力差來測量液位的。液位計有(yǒu)氣相和液相兩個取壓口。氣相取壓點處壓力為設備內氣(qì)相壓(yā)力;液相取壓點處壓力除受氣相(xiàng)壓力(lì)作用外,還受液(yè)柱靜壓力的作用,液相和(hé)氣相(xiàng)壓力之差,就是液柱(zhù)所(suǒ)產生(shēng)的靜壓力,轉換成液麵高(gāo)度。
3.通過反(fǎn)射(shè)方式進行測量的液位計類(lèi)型
目前(qián)反射方式的液(yè)位計主要有雷達液位計和超聲波液位計兩種。它們的(de)原理基本相同,都是通過發射――反射――接收超聲波或電磁波(雷(léi)達波)的方式測量液麵高度的。
(1)雷達液位計。雷達液位計的天線發射(shè)出電磁波,這些波經(jīng)被測對象表麵反射後,再被天線接收,電磁波從發射到接收的時間與到液麵的距離成正比,雷(léi)達液位計記錄脈衝(chōng)波經曆的時間(jiān),而電磁波的傳輸速度為常數,則可算出液麵(miàn)到雷達(dá)天線(xiàn)的距離,從而計算出液麵的液位(wèi)。
(2)超聲波液位計。超聲波液位計是由微處(chù)理器控製的數(shù)字物位儀表。在測量中脈衝超聲波由傳感器(換能(néng)器(qì))發出,聲波經液體(tǐ)表麵反射後被同一傳感器接收,轉換成電信號。並由聲波的發射和接收之間的時間來計算傳感器(qì)到被測液體的距離。
4.通過導電方式進行測量的(de)液位計類型
導電(diàn)方式(shì)的液位計(jì)基於電學原(yuán)理,通過(guò)測量電容或電(diàn)阻的方式測(cè)量液位。這類液位計主要包括電容液位計、射頻導納液位計、電阻液位計。
(1)電容(róng)液位計。電容液位計采用測量(liàng)電容的變化來測量液(yè)麵的(de)高低。由(yóu)一根金屬棒插入(rù)液體(tǐ)容器內,金屬棒作為電容的一個,容器(qì)壁作為電容的另一。兩電間的介質即為液體及(jí)其上麵的氣體。由於液體的介電常數和液麵上(shàng)氣體的介電常數不(bú)同,通過兩電間的電容量的變化來測量液位的高低。
(2)射頻導納液位計。射頻(pín)導納液位計是(shì)電容液位計的升級版(bǎn),可以理解為用高頻無線電波(bō)測量導納,。儀表工(gōng)作時,儀表的傳感器與(yǔ)灌壁及(jí)被測介質形成導納值,物位變化時,導納值相應變(biàn)化,電(diàn)路單元將測量導納值轉換成物位信號輸出,實現液位的測量。
(3)電阻液位計。電阻液位計通(tōng)過電接觸導電液體,在(zài)電間施加低頻電壓,當電從斷開狀態變為串接液體電阻(zǔ)時,形成導電通路,也就是用液(yè)體的導電(diàn)性來測量液位,用多個定點的測量電阻就可以進行水位的連續測(cè)量(liàng)。
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