, , , , , , , , 郑州大学论文 概况 引言 本课题主要是比较几种比较重要的液位计的工作原理类型用途等方面，液位计在 油罐等液位测量上起到了非常重要的作用。因此在国内外，液位计的发展和合理的选择是 至关重要的。本论文通过液位计的比较，可以对现实生活的具体情况选择最合理的液位计， 以达到最佳效果。 常用液位计原理 常用于测量液位的液位计有连通器式吹泡式差压式电容式等，测量物位的有超 声波物位计和放射性物位计等。其测量原理和特点如下 连通器式就是应用最普通的玻璃液位计。 它的特点是结构简单价廉直观，适于现场使用，但易破损，内表面沾污，造成读 数困难，不便于远传和调节。 浮力式液位计包括恒浮力式和变浮力式两类。 恒浮力式液位计 恒浮力式液位计是依靠浮标或浮子浮在液体中随液面变化而升降，它的特点是结构简 单价格较低，适于各种贮罐的测量 变浮力式液位计 变浮力式亦称沉筒式液位计，当液面不同时，沉筒浸泡于液体内的体积不同，因而所 受浮力不同而产生位移，通过机械传动转换为角位移来测量液位。此类仪表能实现远传 和自动调节。 吹泡式液位计是应用静压原理测量敞口容器液位。 压缩空气经过过滤减压阀后，再经定值器输出定的压力，经节流元件后分两路 路进到安装在容器内的导管，由容器底部吹出另路进入压力计进行指示。 当液位最低时，气泡吹出没有阻力，背压力零，压力计指零当液位增高时，气泡吹 出要克服液柱的静压力，背压增加，压力指示增大。因此，背压即压力计指示的压力大小， 就反映了液面的高低。吹泡式液位计结构简单价廉，适用于测量具有腐蚀性粘度大和 含有悬浮颗粒的敞口容器的液位，但精度较低。郑州大学论文 差压式液位计有气相和液相两个取压口。 气相取压点处压力为设备内气相压力液相取压点处压力除受气相压力作用外，还受 液柱静压力的作用，液相和气相压力之差，就是液柱所产生的静压力。 这类仪表包括气动电动差压变送器及法兰式液位变送器，安装方便，容易实现远传和自 动调节，工业上应用较多。 电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。 它是根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的个极，容器壁作为电容的另 极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数ε和液面上的介电 常数ε不同。它是由液位检 测装置高精度位移传动系统恒力装置显示装置变送器装置以及其他外设构成。浸 在被测液体中的浮子受到重力，浮力和由恒力装置产生的恒定拉力的作用，当三个 力的矢量和等于零时，浮子处于准平衡静止状态。 力学平衡时的浮力是准恒定的浮子浸入液体的体积为恒定值。当液位改变时，原 有的力学平衡在浮子受浮力的扰动下，将通过钢带的移动达到新的平衡。液位检测装置浮 子根据液位的情况带动钢带移动，位移传动系统通过钢带的移动策动传动销转动，进而 作用于计数器来显示液位的情况。变送器把这种液位情况转换成标准电信号，通过信号线 输出。这种电信号可以驱动其他控制设备。 适用范围及特点 具有实用性强测量范围大精度高性能稳定使用寿命长便于维护等优点。另外， 大型计数器显示，使得读数清晰准确手动浮子提升机构，可随时检查仪表工作情况可 与多种变送器连接，组成液位检测系统。 可以广泛应用于石油化工电力冶金环保食品等工业部门及附属设施的各种 变送器连接，将容器中的液位变化转换成模拟信号电脉冲信号或开关信号远传至控制室 显示或计算机房进行数据显示和处理。 雷达液位计 雷达液位计的工作原理 发射反射接收是雷达液位计的基本工作原理。雷达传感器的天线以波束的形式发郑州大学论文 射电磁波信号，发射波在被测物料表面产生反射，反射回来的回波信号仍由天线接收。发 射及反射波束中的每点都采用超声采样的方法进行采集。信号经智能处理器处理后得出 介质与探头之间的距离，送终端显示器进行显示报警操作等。微波测距示意图如图 所示。 图中，空槽罐 的高度满槽罐 的高度探头至介 质表面的距离实际 物位 雷达脉冲信号从发 射到接收的运行时间与 探头到介质表面的距离成正比，即，式中，脉冲从发射到接收的时间间 隔，波形传播速度。因空槽距离已知，故实际物位的距离为。式中， 的基准点是过程连接的底部在发射的时间间隔里，天线系统作为接收装置使用。仪表分析 处理运行时间小于十亿分之秒的回波信号，并在极短的瞬间分析处理回波。 雷达传感器利用特殊的时间间隔调整技术将每秒的回波信号进行放大定位，然后进 行分析处理。因此雷达传感器可以在内精确细致地分析处理这些被放大的回波信号， 无须花费很多时间来分析频率。 雷达液位计的特点 雷达液位计最大的特点是在恶劣条件下功效显著。无论是有毒介质，还是腐蚀性介质， 也无论是固体液体还是粉尘性浆状介质，它都可以进行测量。在测量方面，具有以下 特点 连续准确地测量 由于电磁波的特点，不受环境的影响。故其测量的应用场合比较广。雷达液位计的探 头与介质表面无接触，属非接触测量，能够准确快速地测量不同的介质。探头几乎不受 温度压力气体等的影响时影响仅为，时为。 对干扰回波具有抑制功能郑州大学论文 比如，波束范围内接头引起的干扰回波和进料或出料的噪声引起的干扰回波等可由内 部的模糊逻辑控制自动进行抑制。 准确安全节省能源 雷达液位计在真空受压状态下都可进行测量，而且准确安全，可靠性强。可以不受 任何限制，适用于各种场合。雷达液位计采用材料的化学性机械性都相当稳定，且材料 可以循环利用，极具环保功效。 无须维修且可靠性强 微波几乎不受干扰，与测量介质不直接接触，几乎可以被应用于各种场合，如真空测 量液位测量或料位测量等。由于高级材料的使用，对情况极其复杂的化学物理条件都 很耐用，它可以提供准确可靠长期稳定的模拟量或数字量的物位信号。 维护方便，操作简单 雷达液位计具有故障报警及自诊断功能。根据操作显示模块提示的代码分析故 障，及时确定故障予以排除，使维护校正更加方便准确，保障仪表的正常运行。 适用范围广，几乎可以测量所有介质 从槽罐体的形状来说，雷达液位计可以对球罐卧罐柱形罐圆柱椎体罐等的液位 进行测量从罐体功能来说，可以对储罐缓冲罐微波管旁通管中的液位进行测量 从被测介质来说，可以对液体颗粒料浆等进行测量。 导波雷达物位计 工作原理 导波雷达物位计是种微波物位计，它是微波雷达定位技术的种运用。它是通 过个可以发射能量波般为脉冲信号的装置发射能量波，能量波在波导管中传输， 能量波遇到障碍物反射，反射的能量波由波导管传输至接收装置，再由接收装置接收反射 信号。根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。由电子装置对微波信号进 行处理，最终转化成与物位相关的电信号。 能量辐射水平低，该设备使用能量波的是脉冲能量波频率般比智能雷达物位计低。 般脉冲能量波的最大脉冲能量为左右平均功率为左右，不会对其他设备以 及人员造成辐射伤害。 适用范围及特点郑州大学论文 导波微波物位仪表用于对液体浆料及颗粒料等介电常数比较小的介质的进行接触连 续测量，适用于温度压力变化大有惰性气体或蒸汽存在的场合。 具有以下特点 通用性强可测量液位及料位，可满足不同温度压力介质的测量要求，最高测 量温度可达，最大压力可达，并可应用于腐蚀冲击等恶劣场合。 防挂料独特的电路设计和传感器结构，使其测量可以不受传感器挂料影响，无需 定期清洁，避免误测量。 免维护测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，无须维护。 抗干扰接触式测量，抗干扰能力强，可克服蒸汽泡沫及搅拌对测量的影响。 准确可靠测量量多样化，使测量更加准确，测量不受环境变化影响，稳定性高， 使用寿命长。 脉冲型雷达物位计和调频连续波雷达物位计 雷达物位计从测量原理角度分为脉冲型雷达物位计调频连续波雷达物位计。 脉冲型雷达物位计原理 雷达物位计天线发射极窄的微波脉冲例如频率雷达，即发送个时间 般为的脉冲，叠加的正弦波信号，这个脉冲以光速在空间传播，碰到被测介 质表面，其部分能量被反射回来，被同天线接收。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔与天 线到被测介质表面的距离成正比。 由于其发射脉冲与接收脉冲的时间间隔非常小，般都采用时间拓展技术，并采用多 次测量求平均的方法获得最终结果这种测量技术决定了其精度为。 脉冲雷达由于采用微波脉冲信号，是间断性发射脉冲方式，所以，脉冲雷达可以做到 功率比较低，般为内。可以很方便的实现本安设计。在设计中大都采用大电容充 电方式，等电容充电到定容量后，进行次微波脉冲信号发射测量。这种设计方式决定 了其在料位变化率比较快的情况下，会出现锁波现象。 调频连续波型雷达物位计 相对于脉冲回波时间差方式的测量原理，调频连续波型液位雷达采用频率调 制连续波体制，可以达到计量级的测量精度。郑州大学论文 目录 新型液位计的设计 摘要 中文摘要 概况 引言 常用液位计原理 液位计与储罐液位的关系 设计选型的原则 考虑油罐的大小和特点 考虑油罐的种类 考虑介质的特性 考虑用户具体情况 液位计的工作原理 浮子式钢带液位计 工作原理 适用范围及特点 雷达液位计 雷达液位计的工作原理 雷达液位计的特点 导波雷达物位计 脉冲型雷达物位计和调频连续波雷达物位计 雷达液位计应用中遇到的问题 磁致式伸缩液位计 磁致伸缩液位计工作原理 磁致伸缩液位计的特点