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压力式/差压式液位传感器的工作原理解析

2021年01月27日 11:19 次阅读

静压式液位计是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理,通过压力传感器,将静压转换为电信号,再经过温度补偿和线性修正,转化成标准电信号,以检测液位的高低,主要分为压力式和差压式液位传感器。

(1)压力式液位传感器的工作原理

对于开口容器,测量液位高度有三种压力式液位计。

压力表式液位计如图(a)所示,它利用引压管将压力变化值引入高灵敏度压力表中进行测量。压力表的高度与容器底等高,压力表中的读数直接反映液位的高度。

如果压力表的高度与容器底不等高,当容器中液位为零时,表中读数不为零,为容器底部与压力表之间的液体的压力差值,该差值称为零点迁移,这时要进行正向或负向迁移来消除影响。压力表式液位计使用范围较广,但要求介质洁净,黏度不能过大,以免阻塞引压管。

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法兰式液位变送器如图(b)所示,变送器装在容器底部的法兰上,作为敏感元件的金属膜和导压管与压力变送器的测量室相连,导压管内封入沸点高、膨胀系数小的硅晶体,使被测介质与测量系统隔离。

法兰式液位变送器将液位信号转换为电信号或气动信号,用于液面显示或控制调节。由于采用了法兰式连接,而且介质不必流经导压管。因而可检测有腐蚀性、易结晶、黏度大或有色的介质。

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吹气式液位计如图(c)所示,将一根吹气管插入至被测液体的最底面(零液位),使吹气管通入一定量的气体,吹气管中的压力与管口处液柱静压力相等,用压力计测量吹气管上端压力,就可以测量液位。

由于吹气式液位计将压力检测电路移至顶部,其使用维修都很方便,很适合于地下储藏、深井等场合。

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(2)差压式液位传感器

在封闭容器中测量液位的高度,被测液体表面的压力不一定与大气压力相同,此时不能应用压力式液位计。因为容器下部的液体压力除了与液位高度有关外,还与液面上的气体介质压力有关。在这种情况下,可以采用测量差压的方法来测量液位。

如图(a)所示为差压式液位计原理,这种测量方法在测量过程中需消除液面波动对示值的影响,差压式液位计采用差压式变送器,经容器底部反映液位高度和液面上气体的压力引入变压器的正压室;将容器上气体压力引入变送器的负压室。

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引压方式可根据液体性质选择,为了防止由于内、外温差使气压引压管中的气体凝结成液体,一般在低压管中充满隔离液体。差压式变送器测得的差压与液位高度成正比。

应用此种方法,由差压式变送器将差压输出,经其他方式将压力转换成电信号,通过输出的电信号来检测液位的高低,当差压变送器与容器底面不平行时,如图(b)所示,必须采用零点迁移【当输入处于范围下限值时,由于某些影响量引起的输出值的变化。当下限值不为零值时,亦称为始点迁移(偏移)】的方法来克服固定差压的影响。

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如果被测介质具有腐蚀性,差压变送器的正负压室与取压口之间往往需要分别安装隔离罐,防止腐蚀性介质直接与变送器接触,如图(c)所示。

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