導(dǎo)電性液體用電導(dǎo)式水平傳感器可以更簡(jiǎn)單，特別是輸出開關(guān)的信號(hào)的水平傳感器，精度和可靠性更高。 這里所說的導(dǎo)電性液體，除了各種液態(tài)金屬和酸、堿、鹽溶液以外，還包括一般工業(yè)生產(chǎn)中的非純水，例如高中鍋爐的水，其電阻率為幾十到幾十歐元.米，其導(dǎo)電性能夠引起傳感器輸出的變化。

為了防止極化腐蝕影響電極壽命，導(dǎo)電式中使用的電源一般為交流電源，為了不受電感容量的影響，請(qǐng)不要提高頻率。 感應(yīng)式液位計(jì)依賴于被檢液內(nèi)的渦流反映水平，還必須使用交流電源。

1 .電觸點(diǎn)液位傳感器

圖3-lOla是zui的簡(jiǎn)單位傳感器原理。 在容器的上方垂直插入適當(dāng)長(zhǎng)度的導(dǎo)體電極，如果容器本身為導(dǎo)電性，則由電極a和器壁c構(gòu)成的電路的開關(guān)取決于液位的高低。 容器絕緣時(shí)，可以用電極b代替c。

同樣，在導(dǎo)電性容器中，長(zhǎng)度不同的電極a和b可用于液面水平的上下限警報(bào)。 若分別安裝長(zhǎng)度不同的多個(gè)電極，則可分級(jí)顯示液面水平的值。

電極也可以用錘式鋼絲繩代替。

該傳感器雖然簡(jiǎn)單，但在高溫高壓鍋爐上的應(yīng)用必須用耐熱、強(qiáng)度高的絕緣材料制作，能耐高溫爐水的腐蝕。 一般在高壓鍋爐中用氧化鋁陶瓷絕緣，用科瓦鐵鎳鈷合金(由鐵、鈷、鎳構(gòu)成的合金是接近氧化鋁陶瓷的熱膨脹系數(shù))密封，制成專用的電極。 另外，該電觸點(diǎn)式也可以用于導(dǎo)電性粉粒體的材料測(cè)定。

2 .簡(jiǎn)易連續(xù)指示水平計(jì)

如果液體的電阻率是已知的并且是恒定的，則如圖3-101b所示，可以將電極設(shè)置為同心套筒。

因此，可根據(jù)電極a、b之間的電阻值連續(xù)反映液位。

當(dāng)液體的導(dǎo)電性強(qiáng)時(shí)，可以采用圖3-lOlc所示的方式。 圖中左側(cè)是分段電阻法，使a、b之間的電阻值與液位大致成反比的右側(cè)是霓虹燈表示法，液位越高，發(fā)光的霓虹燈越多。

注意液體阻力遠(yuǎn)小于器壁的泄漏阻力。

3 .感應(yīng)式液位傳感器

在平面螺旋(驅(qū)蚊型)的線圈中流過交流電流，導(dǎo)電性液體的表面接近線圈時(shí)，液體產(chǎn)生渦流，線圈的電感發(fā)生變化。 線圈和電容器并聯(lián)連接后，并聯(lián)電路的諧振頻率發(fā)生顯著變化，可以利用該原理構(gòu)成液位開關(guān)，但不適合連續(xù)測(cè)量液位。

圖3-102是基于線圈的電感連續(xù)測(cè)量導(dǎo)電液體的液位的方法。 用連通管1將被測(cè)定導(dǎo)電性液體導(dǎo)入容器2，芯3貫通該容器的中央，在芯上卷繞有線圈4。 當(dāng)交流電流通過線圈時(shí)，感應(yīng)電阻起作用，容器內(nèi)沒有導(dǎo)電性液體時(shí)，感應(yīng)電阻zui增大。 液面水平上升渦流增大&rsquo； 變壓器次級(jí)側(cè)接近短路時(shí)，初級(jí)側(cè)的電感越來越小，初級(jí)側(cè)的電流逐漸增大。 只需在線圈中流過電壓和頻率一定的交流電，即可根據(jù)電流的大小判斷液面水平。

容器壁必須是絕緣材料。 否則器壁的短路作用會(huì)降低靈敏度。

超聲波式液位計(jì)

1 .基本原理

聲波可以在氣體、液體、固體中傳播，具有一定的傳播速度。 聲波在通過介質(zhì)時(shí)被吸收衰減，氣體吸收zui較強(qiáng)，衰減zui較大，液體其次是固體吸收zui較少，衰減zui較小。 聲波通過不同介質(zhì)的界面時(shí)反射，反射波的強(qiáng)弱取決于界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗，兩個(gè)介質(zhì)的聲阻抗之差越大，反射波越強(qiáng)。 聲阻抗是介質(zhì)的密度和聲速的乘積。 超聲波一般是比可聽頻率的界限( 20kHz以上的頻帶)高的頻率的彈性振動(dòng)，該振動(dòng)以波動(dòng)的形式在介質(zhì)中傳播的過程中形成超聲波。 從發(fā)射聲波到接收到反射回波的時(shí)間間隔與物位高度的關(guān)系，可以進(jìn)行物位的測(cè)量。

利用超聲波進(jìn)行物位測(cè)量時(shí)，首先要解決的問題是傳輸和接收超聲波的方法，這通常通過超聲波換能器來實(shí)現(xiàn)。 目前應(yīng)用zui的是壓電超聲換能器。 壓電型換能器產(chǎn)生的超聲波是基于某個(gè)結(jié)晶的壓電效應(yīng)及其可逆性能。

超聲波類似光波，具有反射、透射、折射的性質(zhì)。 當(dāng)超聲波進(jìn)入兩種不同介質(zhì)的界面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射、折射和透射現(xiàn)象。 這是應(yīng)用超聲波技術(shù)測(cè)量物質(zhì)位置zui常用的物理特性。 超聲波技術(shù)應(yīng)用于物質(zhì)測(cè)量的另一個(gè)特性是超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)的聲學(xué)特性(聲速、聲衰減、聲阻抗等)。

聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向在密度不同的聲速不同的兩種介質(zhì)界面發(fā)生變化。 即，一部分被反射(反射角=入射角)的一部分在相鄰的介質(zhì)上折射。 兩種介質(zhì)的密度大不相同時(shí)，聲波幾乎被反射。 在這里，從發(fā)射聲波到接收反射回波的時(shí)間間隔和物位的高度的關(guān)系，可以測(cè)量物位的高度。

基本測(cè)量原理如圖3~圖103所示

如果使從超聲波探頭到物位垂直距離變丑，將從發(fā)送到接收的時(shí)間設(shè)為I超聲波在介質(zhì)中傳播的速度，則存在如下關(guān)系

對(duì)于一定的媒體，巳知道，只需測(cè)量時(shí)間就可以“確定距離丹，即可知道被測(cè)物體的高度。

2 .測(cè)量方法

在實(shí)際應(yīng)用中可以采用各種方法。 根據(jù)聲音媒體的不同，有氣媒式、液媒式、固體式的根探頭的動(dòng)作方式，有自發(fā)地自己接收的單探頭方式和接收、發(fā)送的雙探頭方式。 將它們結(jié)合起來，可以得到不同的測(cè)量方法。

圖3-104是用超聲波測(cè)量液位的幾種基本方法。

圖3-104a是液體介質(zhì)式的測(cè)定方法，其中探測(cè)器被固定地安裝在液體中的zui低液位，探測(cè)器產(chǎn)生的超聲波脈沖在液體中從探測(cè)器傳輸?shù)揭好妫M(jìn)行反射后從液面返回同一探測(cè)器進(jìn)行接收。 液面高度和從配送開始經(jīng)過的時(shí)間的關(guān)系用式(3-139 )表示。

圖3-104b是氣中式的測(cè)定方法，即使在zui高液位上的氣體上安裝探針，式(3-139 )也完全適用，但只表示氣體中的聲速。

圖3-104c是固體式的測(cè)定方法，將傳輸1根聲音的固體棒或管插入液體中，上端為高于zui的液位，探針安裝在傳輸聲音的固體的上端，式(3-139 )雖然還適用，但表示固體中的音速。

圖3-104d~f是一對(duì)一探測(cè)方式。 圖3-104d是雙探頭液體介質(zhì)方式，由圖可知，兩探頭的中心間距離為2a，聲波從探頭到液位的傾斜路徑為5，從探頭到液位的垂直高度過高時(shí)

圖3-104e為雙探針空氣方式，如果理解為氣體中的聲速，則以上的雙探針空氣方式的計(jì)算方法完全適用。

圖3-104f使用兩個(gè)聲傳輸固態(tài)成像器件，并且超聲波必須從發(fā)射探頭通過*個(gè)固態(tài)成像器件到達(dá)液面，從而在液體中將聲波傳輸?shù)降诙€(gè)固態(tài)成像器件并沿著第二個(gè)固態(tài)成像器件傳輸?shù)浇邮仗筋^。 因?yàn)槌暡ㄔ诠腆w中通過2個(gè)以上的距離所需的時(shí)間比距載波的時(shí)間稍短，短的時(shí)間是超聲波在液體中通過距離d所需的時(shí)間

式中，t為固體中的音速%為液體中的音速d為2根聲傳導(dǎo)固體之間的距離。

固體和液體中聲速291； 如果^已知，并且兩個(gè)聲傳輸固體之間的距離d固定，則可以從所測(cè)量的t獲得h

圖3-104a~c是單探測(cè)器的動(dòng)作方式，該探測(cè)器發(fā)射脈沖聲波，進(jìn)行傳播反射后進(jìn)行接收。 由于發(fā)射時(shí)的脈沖需要時(shí)間，因此該時(shí)間內(nèi)的回波和發(fā)射波難以區(qū)別，與該時(shí)間對(duì)應(yīng)的距離被稱為測(cè)量死區(qū)(約lm )。 探頭安裝時(shí)高于zui高液面的距離必須大于死角距離。 這應(yīng)該注意單探頭的工作方式。 圖3-104d？ f是雙探頭的動(dòng)作方式，接收和發(fā)送聲音由于兩探頭獨(dú)立完成，因此能夠大幅度減小死角，在設(shè)置場(chǎng)所狹窄的特殊情況下很方便。

超聲波測(cè)量部位具有許多優(yōu)點(diǎn):其探頭不接觸被測(cè)介質(zhì)，能夠非接觸測(cè)量的測(cè)量范圍廣，只要界面聲阻抗不同，液體、粉末、塊狀物體就容易測(cè)量、維護(hù)，不需要安全防護(hù)，不僅能夠在定點(diǎn)連續(xù)測(cè)量，還能夠簡(jiǎn)單地提供遙測(cè)和遙控所需的信號(hào) 但缺點(diǎn)是探針本身不能承受高溫，聲速受到介質(zhì)溫度、壓力的影響，一些介質(zhì)對(duì)聲波的吸收能力強(qiáng)，該方法受到一定的限制。

物位儀表的選擇和安裝注意事項(xiàng)

1 .差壓式液位計(jì)的選型注意事項(xiàng)

1 )液位(界面)測(cè)量應(yīng)選擇差壓變送器。

2 )對(duì)于腐蝕性液體、粘稠性液體、熔融性液體、沉淀性液體等，在采取注入隔離液、噴吹空氣、使液體流動(dòng)等措施時(shí)，也可以選擇差壓變送器。

3 )對(duì)于腐蝕性介質(zhì)、粘稠性液體、容易氣化的液體、含有浮游物的液體等，應(yīng)該選擇平坦法蘭式差壓變送器。

4 )對(duì)于容易結(jié)晶的液體、高粘度的液體、粘性液體、沉淀性液體等，優(yōu)選插入式法蘭差壓變送器。

5 )被測(cè)量對(duì)象中析出大量凝結(jié)物和沉淀物時(shí)，選擇雙凸緣式差壓變送器。

6 )用差壓式儀表測(cè)量鍋爐汽包液位時(shí)，采用雙室平衡容器。

7 )測(cè)量液位的壓差變送器應(yīng)具有移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其正、負(fù)移動(dòng)量應(yīng)在選擇儀表范圍時(shí)確定。

8 )對(duì)于正常情況下液體密度顯著變化的介質(zhì)，不應(yīng)選擇差壓式變送器。

2 .浮動(dòng)式液位計(jì)的選型注意事項(xiàng)

1 )密度、操作壓力范圍大時(shí)，一般介質(zhì)液面水平的測(cè)定應(yīng)選擇浮動(dòng)式液位計(jì)，但密度變化大時(shí)不應(yīng)選擇浮動(dòng)式液位計(jì)。

2 )要清潔液體，請(qǐng)選擇外浮式液位計(jì)，“ 側(cè)-側(cè)” 法蘭連接型。

3 )對(duì)于粘稠易凝固、易結(jié)晶的介質(zhì)，應(yīng)選擇內(nèi)浮式液位計(jì)，應(yīng)選擇蒸汽套式外浮式液位計(jì)。

4 )內(nèi)浮式液位計(jì)在被檢液體紊亂較大時(shí)使用，必須安裝防止紊亂影響的光滑套筒。

5 )電動(dòng)浮標(biāo)計(jì)在被檢液位變動(dòng)頻繁的情況下使用，在其輸出信號(hào)上附加阻尼器。

6 )在被檢測(cè)介質(zhì)的溫度高于200T的情況下，電動(dòng)浮子水平計(jì)必須具有散熱片，在溫度低于0T的情況下，電動(dòng)浮子水平計(jì)必須具有拉伸管。

3 .浮子(球)式液位計(jì)的選擇注意事項(xiàng)

1 )對(duì)于液位變化范圍廣或含粒子狀雜質(zhì)的液體及負(fù)壓系統(tǒng)，以下情況可采用浮動(dòng)式液位計(jì):①各種貯槽液位的連續(xù)測(cè)量和容積測(cè)量②兩種液體的密度變化不大，且比密度差大于0. 2的界面測(cè)量。

2 )粘度高、溫度高( 4501以下)、不應(yīng)排出的介質(zhì)(例如減壓淤泥、潤(rùn)滑油等)的液面水平測(cè)定，優(yōu)選浮子(球)水平計(jì)。

3 )在臟液或環(huán)境溫度下容易結(jié)晶凍結(jié)的液體中，請(qǐng)不要采用浮子(球)式液位計(jì)。

4 .電容式液位計(jì)或收音機(jī)式液位計(jì)的選擇注意事項(xiàng)

1 )腐蝕性液體、沉淀性流體和其他處理介質(zhì)的液位連續(xù)測(cè)量和定位測(cè)量可以選擇電容式液位計(jì)或射頻式液位計(jì)。

2 )用于界面測(cè)量時(shí)，兩種液體的電氣性能(介電常數(shù)等)必須滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求。

3 )靜電電容液位計(jì)和無線電波式液位計(jì)必須由被測(cè)介質(zhì)的導(dǎo)電性能、工藝容器的材質(zhì)等因素決定。

4 )容易附著在電極上的導(dǎo)電性液體不能采用靜電電容式液位計(jì)。

5 )電容式、射頻式液位計(jì)容易受到電磁干擾的影響，應(yīng)采取電磁干擾對(duì)策。

6 )用于位式測(cè)量的容量級(jí)計(jì)算或射頻級(jí)計(jì)算優(yōu)選地采用水平安裝類型，用于連續(xù)測(cè)量的容量級(jí)計(jì)算或射頻級(jí)計(jì)算優(yōu)選地采用垂直安裝類型。

5 .超聲波式液位計(jì)的選擇注意事項(xiàng)

1 )普通液位計(jì)難以測(cè)量的腐蝕性強(qiáng)、粘性高、易燃性高、揮發(fā)性和有毒液體的水平、液-液分界面、固-液分界面的連續(xù)測(cè)量和水平式測(cè)量適合超聲波式液位計(jì)，但水平變動(dòng)大時(shí)不使用。

2 )超聲波式液位計(jì)適用于能夠反射聲波、能夠傳播聲波的介質(zhì)的測(cè)量，但是在真空的情況下不使用，不適用于容易揮發(fā)、含有氣泡、含有浮游物的液體和含有固體粒子狀物質(zhì)的液體。

3 )對(duì)于內(nèi)部存在影響聲波傳播的障礙物的工藝設(shè)備，不得采用超聲波式液位計(jì)。

4 )在連續(xù)測(cè)量液位的超聲波儀器中，被測(cè)量液體的溫度、成分的變化顯著時(shí)，補(bǔ)償聲波的傳播速度的變化，提高測(cè)量精度。

5 )檢測(cè)器和轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜請(qǐng)采取電磁干擾對(duì)策。

6 )超聲波液位計(jì)的型號(hào)、構(gòu)造形式、探針的選定等，是由被測(cè)量介質(zhì)的特性等因素決定的。

6 .物置取入元件的安裝注意事項(xiàng)

1 )物置采取元件的設(shè)置位置應(yīng)選定在物置變化敏感、不會(huì)對(duì)檢查元件造成材料沖擊的場(chǎng)所。

2 )在內(nèi)浮動(dòng)液位計(jì)和浮動(dòng)液位計(jì)采用導(dǎo)管或其他導(dǎo)管裝置時(shí)，導(dǎo)管或?qū)Ч苎b置必須垂直安裝，保證導(dǎo)管內(nèi)的液體順暢流動(dòng)。

3 )安裝了浮子式液位計(jì)的法蘭短管，必須保證浮子在所有檔位自由運(yùn)動(dòng)。 浮力式液位計(jì)的設(shè)置高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定。

4 )浮子水平計(jì)的安裝使浮子處于垂直狀態(tài)，成為浮子中心的正常操作水平或邊界水平。

5 )使用差壓表或差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，儀表高度不得高于下部取入口。 注意:利用鼓風(fēng)法或低沸點(diǎn)液體的氣化，通過傳遞壓力的方法測(cè)量液位時(shí)，不受此規(guī)定限制。

6 )雙凸緣式差壓變送器毛細(xì)管的鋪設(shè)需要保護(hù)措施，其彎曲半徑不超過50mm，周圍溫度變化劇烈時(shí)應(yīng)采取絕熱措施。

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