理论教育 液位测量仪表:原理、应用和选型

液位测量仪表:原理、应用和选型

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于液位连续测量,宜选用差压式测量仪表。对于测量范围在2 000 mm以内,相对密度为0.5~1.5的液体液位连续测量,以及测量范围在1 200 mm以内,相对密度差为0.5~1.5的液体界面连续测量,宜选用浮筒式测量仪表。电容式液位计不能用于易黏滞的导电性液体液位的连续测量。在正常工况下,液体密度有明显变化时不宜选用静压式测量仪表。

液位测量仪表:原理、应用和选型

1.液位和界面测量仪表

(1)差压式测量仪表。对于液位连续测量,宜选用差压式测量仪表。对于界面测量,可选用差压式测量仪表,但要求总液位应始终高于上部取压口。而对于在正常工况下液体密度有明显变化时,不宜选用差压式测量仪表。对于腐蚀性液体、结晶性液体、黏稠性液体、易汽化液体、含悬浮物液体宜选用平法兰式差压仪表;对于高结晶液体、高黏度液体、结胶性液体、沉淀性液体宜选用插入式法兰差压仪表。

对于以上被测介质的液位,当气相有大量冷凝物、沉淀物析出,或需要将高温液体与变送器隔离,或更换被测介质时,需要严格净化测量头,因此可选用双法兰式差压仪表。

腐蚀性液体、黏稠性液体、结晶性液体、熔融性液体、沉淀性液体的液位在测量精确度要求不高时,宜采用吹气或冲液的方法,配合差压式测量仪表进行测量。

对于在环境温度下,气相可能冷凝、液相可能汽化,或气相有液体分离的对象,在使用普通差压式测量仪表进行测量时,应视具体情况分别设置冷凝容器、分离容器、平衡容器等部件,或对测量管线进行保温、伴热。

用差压式测量仪表测量锅炉汽包液位时,应采用温度补偿型双室平衡容器。

差压式测量仪表的正、负迁移量应在选择仪表量程时加以考虑。

(2)浮筒式测量仪表。对于测量范围在2 000 mm以内,相对密度为0.5~1.5的液体液位连续测量,以及测量范围在1 200 mm以内,相对密度差为0.5~1.5的液体界面连续测量,宜选用浮筒式测量仪表。真空对象易汽化的液体宜选用浮筒式仪表。当要求就地液位指示或调节时,宜选用气动浮筒式仪表。浮筒式测量仪表只能用于测量清洁液体。

选用浮筒式测量仪表,当精确度要求较高,信号要求远传时,宜选用力平衡式;当精确度要求不高,要求就地指示或调节时,可选用位移平衡式。

对于开口储槽、敞口储液池的液位测量,宜选用内浮筒;对于在操作温度下不结晶、不黏稠,但在环境温度下可能结晶或黏稠的液体,也宜选用内浮筒。对于不允许停车的工艺设备,应选用外浮筒。

若选用内浮筒仪表,且容器内液体扰动较大时,应加装防扰动影响的平衡套管。

(3)浮子式测量仪表。对于大型储槽清洁液体液位的连续测量和容积计量,以及各类储槽清洁液体液位和界面的位式测量应选用浮子式仪表。浮子式测量仪表用于界面测量时,两种液体的相对密度应恒定,且相对密度差不应小于0.20。

内浮子式液位仪表用于大型储槽液位的测量时,为防止浮子的漂移,应备有导向设施;为防止浮子受液位扰动的影响,应加装平衡套管。

对于大型储槽液体的液位或容积连续计量,尤其是对测量精确度要求较高的单储槽或多储槽,宜选用光导式液位计;对测量精确度要求一般的单储槽可选用钢带式浮子液位计;对要求高精度连续计量液位、界面、容积和质量的单储槽或多储槽,应选用储罐测量系统。

对于大型储槽、开口储槽、敞开储液池有强腐蚀性、毒性液体的液位或容积连续计量,应选用磁致伸缩式液位计;对要求同时测量大型储槽、开口储槽、敞开储液池液体液位及界面的连续计量,也应选用磁致伸缩式液位计。

对于敞开储液池的液位多点位式测量,以及有腐蚀性、毒性等危险液体的多点位式测量,宜选用磁性浮子式液位计。

对于黏性液体的位式测量,宜选用杠杆式浮子液位控制器。

(4)电容式测量仪表。对于腐蚀性液体、沉淀性流体以及其他化工工艺介质的液位连续测量和位式测量,宜选用电容式液位计。电容式液位计用于界面测量时,两种液体的电气性能必须符合产品的技术要求。

对于不黏滞非导电性液体,可采用轴套筒式的电极;对于不黏滞导电性液体,可采用套管式的电极;对于易黏滞非导电性液体,可采用裸电极。

电容式液位计不能用于易黏滞的导电性液体液位的连续测量。

(5)射频导纳式测量仪表。对于腐蚀性液体、黏稠性液体、沉淀性流体以及其他化工工艺介质的液位连续测量和位式测量,宜选用射频导纳式液位计。射频导纳式液位计用于界面测量时,两种液体的电气性能必须符合产品的技术要求。

对于非导电性液体,可采用裸极探头;对于导电性液体,应采用绝缘管式或绝缘护套式探头。

(6)电阻式(电接触式)测量仪表。对于腐蚀性导电液体液位的位式测量,以及导电液体与非导电液体的界面位式测量,可选用电阻式(电接触式)测量仪表。

对于容易使电极结垢的导电液体,以及工艺介质在电极间会发生电解现象时,一般不宜选用电阻式(电接触式)仪表。对于非导电、易黏附电极的液体,不得选用电阻式(电接触式)仪表。(www.daowen.com)

(7)静压式测量仪表。对于深度为5~100 m水池、水井的液位连续测量,宜选用静压式仪表。在正常工况下,液体密度有明显变化时不宜选用静压式测量仪表。

(8)声波式测量仪表。对于普通物位仪表难以测量的腐蚀性液体、高黏度液体、有毒液体等液位的连续测量和位式测量,宜选用声波式测量仪表。

声波式测量仪表只能用于可反射和传播声波的容器的液位测量,不得用于真空容器,且不宜用于测量含气泡的液体和含固体颗粒物的液体。

对于内部有影响声波传播的障碍物的容器,不宜采用声波式测量仪表。对于连续测量液位的声波式测量仪表,如果被测液体温度、成分变化比较显著,应考虑对声波传播速度的变化进行补偿,以提高测量的精确度。

(9)微波式测量仪表。对于普通液位仪表难以高精确度测量的大型固体顶罐、浮顶罐等存储容器内的高温、高压以及有腐蚀性液体,高黏度液体、易爆液体、有毒液体的液位连续测量或计量,应选用微波式测量仪表。

用于液位测量的微波式测量仪表,仪表精确度宜选择工业级;用于物料计量的微波式测量仪表,仪表精确度应选择计量级。

对于内部有影响微波传播的障碍物的储罐,不宜采用微波式测量仪表。

对于沸腾或扰动大的液位或被测介质介电常数小,或为消除储罐容器结构形状可能导致的扰动影响,应考虑采用导波管(静止管)及其他措施确保测量准确度。

(10)核辐射式测量仪表。对于高温、高压、高黏度、强腐蚀、易爆、有毒介质的液位非接触式连续测量和位式测量,在使用其他液位仪表难以满足测量要求时,可选用核辐射式仪表。

辐射源的强度应根据测量要求进行选择,同时应使射线通过被测对象后,在工作现场残留的射线剂量应尽可能小,安全剂量标准应符合现行的GB 18871—2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》;否则应充分考虑隔离屏蔽等防护措施。

辐射源的种类应根据测量要求和被测对象的特点,如被测介质的密度、容器的几何形状、材质及壁厚等进行选择。当辐射强度要求较小时,可选用镭;当辐射强度要求较大时,可选用铯137;用于厚壁容器要求穿透能力强时,可选用钴60。

为避免由于辐射源衰变而引起测量误差,提高运行的稳定性和减少校验次数,测量仪表应能对衰变进行补偿。

2.料位测量仪表

(1)电容式测量仪表。对于颗粒状物料和粉粒状物料,如煤、塑料单体、肥料、砂等料位的连续测量和位式测量,宜选用电容式测量仪表。

(2)射频导纳式测量仪表。对于易挂料的颗粒状物料和粉粒状物料料位的连续测量和位式测量,宜选用射频导纳式测量仪表。

(3)声波式测量仪表。对于无振动或振动小的料仓、料斗内粒度为10 mm以下的颗粒状物料料位的位式测量,可选用音叉料位计。对于粒度为5 mm以下的粉粒状物料料位的位式测量,应选用声阻断式超声料位计、反射式超声料位计。对于微粉状物料料位的连续测量和位式测量,可选反射式超声料位计。反射式超声料位计不宜用于有粉尘弥漫的料仓、料斗的料位测量,也不宜用于表面不平整的料位测量。

(4)电阻式(电接触式)测量仪表。对于导电性能良好或导电性能差但含有水分的颗粒状和粉粒状物料,如煤、焦炭等料位的位式测量,可选用电阻式测量仪表。必须满足规定的电极对地电阻的数值,以保证测量的可靠性和灵敏度。

(5)微波式测量仪表。对于高温、高压、黏附性大、腐蚀性大、易爆、毒性大的块状、颗粒状及粉粒状物料料位的连续测量,应选用微波式测量仪表。

(6)核辐射式测量仪表。对于高温、高压、黏附性大、腐蚀性大、易爆、毒性大的块状、颗粒状、粉粒状物料料位的非接触式位式测量和连续测量,可选用核辐射式测量仪表。

(7)阻旋式测量仪表。对于承压较小,无脉动压力的料仓、料斗,相对密度为0.2以上的颗粒状和粉粒状物料料位的位式测量,可选用阻旋式测量仪表。旋翼的尺寸应根据物料的相对密度选取,为避免物料撞击旋翼造成仪表误动作,应在旋翼上方设置保护板。

(8)隔膜式测量仪表。对于料仓、料斗内颗粒状或粉粒状物料料位的位式测量,可选用隔膜式测量仪表。由于隔膜的动作易受粉粒附着和粉粒流动压力的影响,因此不能用于精确度要求较高的场合。

(9)重锤式测量仪表。对于料位高度大,变化范围宽的大型料仓、散装仓库以及敞开或密闭无压容器内的块状、颗粒状和附着性不大的粉粒状物料料位的定时连续测量,应选用重锤式测量仪表,重锤的形式应根据物料的粒度、干湿度等因素选取。

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