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浮筒式液位計的結構組成、工作原理及校驗方法介紹


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工作原理

 

浮筒液位計的原理利用浮筒沉浸在液體里,根據浮筒被浸的程度不同,則浮筒所受的浮力不同,只要檢測出浮筒所浮力的變化,就可以知道液位的高低。浮筒所受浮力的大小是根據阿基米德原理浸在液體里的物體受到向上浮力的作用,浮力的大小等於該物體排開液體的重力。

計算公式如下:FgV

 

結構組成

 

浮筒液位計的結構是由測量部分和轉換部分組成,測量部分由浮筒及弔鏈組成,如下圖所示:

浮筒液式位計是基於變浮力原理工作的,按浮筒裝在設備上的位置來分:

  • 裝在設備內的,即將浮筒直接置人被測容器內部的稱內浮筒

  • 裝在設備外的稱外浮筒,它的外殼通過法蘭盤接到被測液體的容器。


測量過程


浮筒一般是由不鏽鋼製成的空心長圓柱體,垂直地懸掛在被測介質中,質量大於同體積的液體重量,重心低於幾何中心,使浮筒總是保直立而不受液體高度的影響。

它在測量過程中位移極小,也不會漂浮在液面上,故也稱沉筒浮筒懸掛在杠桿的一端,杠桿的另一端與扭力管芯軸的一端垂直地連接在一起,扭力管的另一端固定在儀錶外殼上。扭力管是一種密封式的輸出軸,它一方面能將被測介質與外部空間隔開;另一方面又能利用扭力管的彈性扭轉變形把作用於扭力管一端的力矩變成芯軸的角位移(轉動)。浮筒式液位計不用軸套、填料等進行密封,故它能測量最高壓容器中的液位。


當液位在零位時,扭力管受到浮筒質量所產生的扭力矩(這時扭力矩最大)作用,當液位上升時,浮筒受到液體的浮力增大,通過杠桿對扭力管產生的力矩減小,扭力管變形減小,在液位最高時,扭角最小(約為,通過杠桿,浮筒略有上升,浮力減小,最終達到扭矩平衡。扭力管扭角的變化量(也就是芯軸角位移的變化量),與液位成正比關係,即液位越高,扭角越小。變送器將這轉角轉換成420mA直流信號,這個信號正比於被測液位。

 

 需要說明的是,浮筒式液位計的輸出信號不僅與液位高度有關,還與被測介質的密度有關,因此在密度發生變化時,必須進行密度修正。實際使用時安裝如圖下圖所示(外浮筒)。沉筒的長度就是可以測量液面的最大範圍。沉筒液位計還可用於測量兩種不同的液體分界面。測量範圍在3002000mm之間。

浮筒式液位計的校驗

 

1、掛重法

測量液位時:

  • 被校刻度為0%,應掛重力:W掛重=W浮筒,輸出信號為4mA

  • 被校刻度為25%,應掛重力:

輸出信號為8mA

  • 被校刻度為50%,應掛重力:

輸出信號為12mA

  • 被校刻度為75%,應掛重力:

輸出信號為16mA

  • 被校刻度為100%,應掛重力:

輸出信號為20mA

 

2、水校法:

將變送器按工作狀態放置,與裝置連接的接口法蘭與相應口徑壓力的盲板法蘭連接(也可直接連接在裝置上,將根部閥關閉)在排污孔引一根透明軟管形成連通器以觀察測量室的水位;

旋開變送器的前蓋,將電源的正負極導線接到儀錶接線端子正負極上 

按下式計算出註水高度L0Lm數值後,以測量室外的半量程標線為基準,分別作出標記。 

測量液位時:

測量界位時:

式中:

L0-零點水位的高度mm 

Lm –滿度時水位的高度mm 

量程mm 

ρ被測介質的密度g/mm3

ρ1-測重介質密度g/mm3

ρ2 –被測輕介質密度g/mm3


  • 浮筒液位計的校驗水校法舉例

【例1】已知浮筒的長度為300mm,水的密度為1.0g/cm3,被測液體的密度為0.82 g/cm3如何 用水校法進行校驗?

【解】 用水代校時,浮筒應被水浸沒的最大

校驗時往浮筒內註入水的高度分別為:0mm、61.5mm、123mm、184.5mm、246mm

變送器輸出電流分別應為:4mA8mA12mA16mA20mA

【例2  有一測量界位的浮筒式液位計,其浮筒長度為L=300mm,別測液體的密度分別為ρ1=0.82g/cm3ρ2= 1.24g/cm3,試用水校法對其進行校驗。

【解】用水代校時,其界位零點和滿度分別為

那麼校驗時往浮筒內註入水的高度分別為:246mm277.5mm309mm340.5mm372mm

變送器輸出電流分別應為4mA8mA12mA16mA20mA


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