物位测量.docx

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物位测量

物位测量

一、料位开关

二、液位开关

三、料位计

四、液位计

五、汽包用水位计

问题：

什么是料位计、液位计？

料位开关、液位开关是什么意思？

料位计是指对容器中固体物料高度的变化进行实时连续检测的传感器。

液位计是指对容器中液体高度的变化进行实时连续检测的传感器。

此种传感器通常输出4-20ma或1-5V的标准信号与显示仪表或计算机系统连接，也可以通过RS-485或现场总线方式与计算系统相连接。

料位计和液位计有时也称为：

料位变送器或液位变送器。

料位开关（也称料位限位开关）是指对容器中固体物料的高度是否到达某一特定位置（通常为上限或下限）进行检测的传感器。

液位开关（也称液位限位开关）是指对容器中液体的高度是否到达某一特定位置（通常为上限或下限）进行检测的传感器。

此种传感器通常输出继电器的接点信号或集电极开路信号，输出信号一般与驱动指示灯、报警器或输入PLC进行连锁顺序控制。

一、料位开关

1、射频导纳式物位控制器

射频导纳式物位控制器是利用高频技术，由电子线路产生一个小功率射频信号于探头上，探头作为敏感元件，将来自物位介电常数引起的信号变化反馈给电子线路，这些变化包括电容量和电导量的变化，因而电子线路处理的是容抗和阻抗的综合变化信号,采用相位检测技术将这种变化检测出来，进行处理后改变继电器的输出状态。

它是在原电容测量的基础上改进为射频导纳测量技术，代表了当今物位测量的新水平。

可用于测量导电及不导电物体。

电厂一般用于给煤机出口堵料报警开关、储灰罐料位开关、灰库灰位高低报警开关。

2、旋料位开关/料位计（带过载保护装置）

 也叫阻旋料位开关、阻旋料位控制器，料位计，料位仪，用于对敞口容器内粉状及颗粒状物料进行监测和控制，该产品具有技术先进、性能可靠、性能价格比高等诸多优点。

采用了机械过载保护装置，为适应物料不同比重，有多种检测叶片可选，为用户方便，机芯还设置了五档灵敏度的调节装置。

电厂一般用于磨煤机出渣罐料位高报警。

二、液位开关

1、浮球液位控制器

横装式浮球液位计

卧式浮球液位计立式浮球液位计

浮球液位控制器适用于工业生产过程敞开或承压容器内液位的控制。

当液位处于高限或低限时，开关动作发出报警信号或控制泵、阀的开闭。

UQKC系列自测式液位控制器，可在设备运行状态下，对控制器及系统进行检测，以确保控制器及系统安全运行。

横装式浮球液位计，电厂一般用于储水罐液、油箱油位高低报警。

卧式、立式浮球液位计一般用于高低加、除氧器水位报警。

2、位移式液位开关

动作原理

随着液面的上升，浸在液体里的平衡浮子比重逐渐减少，则支撑平衡浮子重量的压缩弹簧逐渐恢复上升，连接在弹簧上部的与磁铁一体化的微动开关就会动作，有接点输出，根据平衡浮子数量的阶段性动作，就会有不同的微动开关动作，平衡浮子的数量与微动开关的数量相一致，最多可设置5个。

主油箱油位报警一般用这类开关。

三、料位计

1、重锤式料位计

重锤式料位计可用来测量粉状、颗粒状及块状固体物料料仓的料位，使用户可靠地掌握料仓中的料位。

运行可靠、维护量小、应用面广。

在电厂，一般用于原煤仓煤位的测量。

 结构组成：

料位计由重锤探测器（一次仪表）和二次显示控制仪表两部分组成，探测器置于仓顶，二次显示仪表可根据需要安装在附近位置。

工作过程：

 测量开始，现场的传感器（探头）控制重锤快速下降至物料表面，测锤一但触及被测料面便立即上升，返回待测位置。

传感器内的编码器发出与重锤位移相当的脉冲信号，由嵌入式计算机进行计算处理后，在控制器面板上显示料面的位置或相对位置，同时输出与料位对应的4---20mA标准仪表信号。

直到下一个周期开始为止，整个过程由手动按钮或由嵌入式计算机来定时启动。

特别适用于其他料位仪因为灰尘，蒸汽，温度等影响不能工作的，要求苛刻的测量场合。

安装在料仓顶部的料位计传感器的探测过程由控制显示仪表发出的信号控制。

传感器由可逆电机、减速机、丝杠、齿轮轴、绕线筒、灵敏杠杆等组成。

当传感器接到探测命令时：

电机正转，经减速机带动齿轮轴和绕线筒转动，使钢丝绳下放，带动重锤由仓顶下降。

当重锤降至料面时被料面托起而失重，钢丝绳松驰，灵敏杠杆动作使微动开关接触，控制显示器得到该信号立即发出电机反转命令，重锤上升返回，直到绕线筒碰上到顶开关，电机停转，重锤回到仓顶原始位置，完成一次探测过程。

在此过程中控制显示仪表通过检测绕线筒的转数计算出重锤从仓底到料面间的距离，在面板进行数字显示，并在后面板端子上输出4~20mA电流。

2、超声波料位计

1）产品描述

超声波物位计采用最佳声学匹配技术和声智能回波软件处理技术，可用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量。

电厂一般用于测量地下水池液位、灰库料位。

2）工作原理

超声波物位计的工作是由换能器（探头）发出高频脉冲声波遇到被测物体（物料）表面被反射折回，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。

声波的传播日寸间与换能器到物

体表面的距离成正比。

声波传输距离S与声速C和传输时间T．之间的关系可以用公式表示：

S=C×T／2。

之间的关系可以用公式表示：

S=C×T／2。

由于在超声波脉冲发射过程中的机械惰性占用了传输时间，使得靠近换能器的一小段区域内反射波不能被接收。

这个区域称为盲区。

盲区的大小与超声波物位计的型号有关。

3）产品特点

具有强劲发射力的换能器，表面可自清洁。

利用更新的换能器结构和制造工艺，显著提高了换能器工作特性；微处理程序控制，智能信号处理技术，可实现多种典型工况软件处理模式，使物位计能够适应固体、液体粉尘等复杂工况；

红外线遥控编程设置，操作简单可靠，并带有液晶显示。

四、液位计

1、磁翻柱液位计磁翻柱液位计广泛地应用于工业过程中各种贮液设备的液位测量和控制，就地显示液面高度，以及信号远传，实现自动化测量及控制。

　　磁翻柱液位计根据磁耦合原理，传感器与被测介质密闭隔离，尤其适用于易燃、易爆和有毒液体的位置测量，是复杂环境和苛刻条件下的液面测量最为简单可靠的测量仪表。

在电厂中，侧装式液位计一般用于指示除氧器水位、水箱水位、EH油箱油位，主油箱油位一般用顶装式液位计。

功能：

就地液位红绿显示、液位高低报警、液位模拟量信号远传

工作原理及功能：

液面的变化带动浮子随液面的变化而变化，主体内一内装永磁体滑块随液面的波动而移动，浮子按照被测液体的比重定制，保证侵没线与实际液面一致集中的区域，其它区域液位计整体采用无隔磁性能的优质奥氏体不锈钢制造，浮子移动引主体外的磁翻柱转动，其颜色的变化同步表示实际液位的变化，实现现地显示测量。

同时，液位波动通过传感器，与控制单元连接，用于液位的测量和传送，传感器以磁场在三线电位器中的效应为原理，采用干簧管和电阻组成梯形感应电路，浮子的磁力透过旁路管，感应传感器中的干簧、电阻小芯片，使干簧触点动作，从而与液位成正比的电压。

由小芯片组成的电阻链排列相当紧密，导致电压近似于连续变化，实现4-20mA模拟量线性输出。

磁记忆开关在浮球侵没线（液位）到达一定的位置（磁记忆开关动作点），磁记忆开关动作，可以作为限位信号控制液位的上限或者下限。

磁记忆开关的典型配置为上限、下限，采用一对磁记忆开关；也可以配置为上限、上上限、下下限、下限，采用两对磁记忆开关。

安装方法、安装注意事项：

将液位计与贮液设备的配对法兰连接，安装时尽量保证安装面与液位计垂直安装，法兰密封面间放入相应的密封垫圈，将法兰用紧固螺栓、螺母和垫片紧固，紧固时用力均匀，使四个螺栓的预紧力尽量一致，直至法兰面完全密封。

打开液位计底部的排泄法兰，正确放入浮球，标有“TOP”端向上，然后紧固底部排泄法兰。

建议安装时在设备上安装连接阀，液位计进液时连接阀必须充分打开。

一般情况，磁翻柱液位显示为红色，如果个别磁翻柱非正确颜色，可以用磁钢纠正。

安装时应避免撞击浮球，传感器，磁记忆开关，磁翻柱等易损件。

液位计必须在规定的压力范围内工作。

具有信号远传的液位计其电气部件应避免直接的日晒、雨淋。

液位计应远离强磁场。

防爆型液位计在故障检查时应在安全场所进行，且故障排除后应确保其防爆功能。

电气调试：

一般情况下，传感器零位输出为4mA，满度输出20mA，模拟量输出对应整个量程，模拟量输出在

出厂时已做标定。

实际使用时，特殊情况下需要重新标定，方法及步骤如下：

需要工具：

DC24V工作电源、标准毫安表、螺丝刀、导线。

打开变送器盒盖，如下图所示接线，确定接线正确后，打开供电电源。

拉动底部浮子连杆，将液位计中的滑块置于零位，观察毫安表示值，调整零位电位器，将零位模拟量

输出调整到期望值，然后拉动底部浮子连杆，使滑块置于满量程位置，观察满度时模拟量输出，调节满度电位器将此时的模拟量输出调整至期望值，重复调整零位电位器，再次调整满度模拟量电流输出，直至准确为止。

磁记忆开关一般情况为黑色线为常开接点，棕色线为公共端，兰色线为常闭接点，具体区分常开、常闭接点时，可以用磁钢在磁记忆开关的敏感区滑动，用万用表即可区分两个接点（注意磁钢的极性为使磁翻柱变红色端）。

保养和维护：

液位计工作时，一般无须特别的保养及维护。

只是当工作介质的流动性和洁净度不够理想的情况下，使用时请注意液位计内部的经常性清洗。

储存：

液位计工作一段时间后停用，须清洗干净后保存，长期储存的液位计，建议将传感器及磁记忆开关

与带磁性部件分开。

故障检查及维修：

液位计不能正常工作，按如下步骤检查

液位计各连接口处是否密封完好

连接液位计的阀门可否完全打开

液位计顶部的排气螺栓是否堵塞或松脱

传感器是否移位或松动

信号屏蔽电缆是否断损

2、浮球式液位变送器（其实就是磁翻柱液位计的远传部分）

　　浮球式液位变送器由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成。

　　一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿测量导管上下移动。

导管内装有测量元件，它可以在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的电阻信号，并将电子单元转换成4～20mA或其它标准信号输出。

该变送器为模块电路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蚀等优点，电路内部含有恒流反馈电路和内保护电路，可使输出最大电流不超过28mA，因而能够可靠地保护电源并使二次仪表不被损坏。

3、静压或差压式液位变送器

1）投入式变送器

一般用于测量水池水位，水池需开口与大气相通。

安装示意图

工作原理

用静压测量原理：

当液位变送器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压力公式为：

Ρ=ρ.g.H+Po

式中：

P：

变送器迎液面所受压力

ρ：

被测液体密度

g:

当地重力加速度

Po：

液面上大气压

H：

变送器投入液体的深度

同时，通过导气不锈钢将液体的压力引人到传感器的正压腔，再将液面上的大气压Po与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的Po,使传感器测得压力为:

ρ.g.H,显然,通过测取压力P,可以得到液位深度.

2）单法兰式变送器（单法兰式远传压力变送器、双法兰式远传差压变送器）

远传压力、差压变送器是一种通过安装在管道或容器上的远传装置来感受被测压力，该压力经毛细管内的灌充硅油（或其它液体）传递至变送器的主体，然后巾变送器主体内的δ室和放大线路板，将压力或差压转换成4—20mA．Dc信号输山。

单法兰式远传压力变送器

单法兰式远传压力变送器的液位测量原理与投入式变送器相同，只是安装方式不同，一般安装在容器外的底部。

为达到一定精度，比如用来测量油罐油位，顶部装有呼吸阀时，必须采用差压变送器而不能采用压力变送器。

对敞口油罐或精度要求不高时，可直接采用压力变送器以方便安装。

双法兰式远传差压变送器

双法兰式远传差压变送器一般用于测量凝汽器（排气装置热井）水位。

正压法兰安装在底部的水位零点，负压法兰安装在上部的真空部分。

差压Ρ=ρ.g.H，根据差压的大小计算出水位的高低。

注意：

远传压力、差压变送器在校验前，必须按照实际安装位置确定好法兰、变送器本体的相对高度，之后再进行校验。

因为毛细管内充满了硅油，法兰、变送器本体相对高度的变化，会严重影响输出信号的大小。

一般在变送器安装后，容器没有水位之前，进行一次零点调整。

用普通压力、差压变送器，同样可以实现对液位的测量，原理与远传式变送器相同。

五、汽包用水位计

1、电接点水位计

电厂主要用于测量锅炉汽包、高低压加热器水位。

电接点汽包水位测量示意图电接点二次表、测量筒

工作原理：

　　利用炉水和蒸汽的导电率差异的特性进行测量，由于液位的变化使部分电极浸入水中，部分电极置于蒸汽中，浸入炉水中的电极对筒体阻抗减小，而置于蒸汽中的电极对筒体的阻抗增大。

利用这一特性，可将非电量的水位转化为电量，送给智能二次仪表，从而实现水位的显示、报警、保护、连锁之功能。

　　采用热工习惯标志的汽红、水绿的双色合成光柱，真实、直观地显示汽、水液位。

具有内报警（声光提示）外报警（继电器输出）、消音、自检、筛选功能。

.通过模糊控制，根据不同水质自动调节电极的电、水阻阀值，以适应不同的应用需求。

2、双色就地水位计

一般用来就地测量汽包、高低加水位。

当采用水位电视监视系时，就可以实现在主控室远方监视水位，直观真实。

工作原理：

1）水位计主要由表体、阀门、光源总成（光源箱、观察箱）、开关电源组成。

2）水位计观察孔在表体两条直线上，通过观察孔交错组合消除了中间的盲区。

由光源箱发出的红、绿光线，分别射向表体的观测窗，表体气体成像时，红光射向正前方，而绿光斜射到壁上被吸收；与此同时液体成像时，由于水的折射使得绿光射向正前方，红光斜射到壁上被吸收。

因此在正前方观察将获得汽红、水绿；汽满全红、水满全绿的显示效果。

3）本水位计通过汽包汽侧、水侧相连接，形成连通体，利用连通器的原理使水位计的水位与汽包水位一致。

调试：

水位计出厂前已调试完毕，显示为汽红、水绿。

汽、水阀门处于完全关闭状态。

现场如感到汽红、水绿显示不理想，可进行对电控箱进行调整，调试方法如下：

1.检查安装及连线无误后送电，这时水位计应显示全红。

2.当采用水位电视监视系统监视水位计时，其调整方法：

面对水位计正前方，距离2－－5m之间均可，摄像机水平轴线与水位计标尺的零位线应处于同一平面内，且垂直于观测面来观察水位计的液面位置。

此时如果监视器的显示效果不理想，重新调试水位计，直至监视器显示液面清晰，既汽红、水绿。

3根据现场实际电压及环境条件，以能够清晰观测到水位为标准，可以适当调整电控箱控制档位，以提高监视效果并可延光源的使用寿命。

维修及注意事项：

1.必须定期更换水位计云母密封组件，在正常情况下也应每半年更换一次，以防止泄露事故。

2.更换密封组件时应注意：

将水位计的一次阀、二次阀关闭。

密封面应无明显缺陷，否则要进行修研、加工。

双头螺栓应光洁无毛刺，无乱扣等缺陷，若有拉长、朔性变形的，必须予以更换。

严格控制视窗玻璃相对于压盖封面的突出量.。

3.密封垫片应完整无折痕、起皮、撕裂、龟裂、现象。

安装云母密封组件时，要严格按照密封组件的上、下顺序安装（接触介质侧在下边）。

4.安装压盖时，按拆卸时做的记号，复装压盖，螺母先用手拧紧，再对角紧固螺母逐渐加力，紧固力要均匀。

5.本型号水位计应用在100MW、200MW、300MW（含600MW）锅炉机组上，因其技术参数完全不同，在更换密封组件时，一定要依据工作压力参数对号入座，不可通用，否则会出现泄露现象。

5.本水位计因水质不同各异，长期运行也要结垢，导致红、绿色显示不清晰，用户可根据实际情况确定冲洗周期，冲洗方法为：

用汽、水冲洗。

（方法与安装相同）大约4-5次至显示清晰为止。

6.在一个小修期（二年）可拆卸螺母反复使用3－－5次以后。

应更换新的螺柱、螺母，以提高水位计的密封性能，降低正常使用过程中的维护量。

7.水位计在正常使用情况下，水位计表体的使用年限最长可达十年。