浮筒式液位计

浮筒式液位计原理及应用

空分净化班：易鹏

一、物位的基本概念

物位-----指容器中的液体介质的液位、固体的料位或颗粒物的料位和两种不同液体介质分界面的总称。

1、液位----容器中液体介质的高低。

2、料位----容器中固体或颗粒状物质的堆积高度。

3、界位-----两种不溶液体介质的分界的高低c

二、物位检测方法的分类

1、按测量方式可分为连续测量和定点测量

2、按其工作原理可分为：

1)直读式-------它根据流体的联通性原理来测量液位

2)浮子式-------它根据浮子高度随液位高度而改变或液体对浸原理沉在液体中的浮筒（或沉

筒）的浮力随液位高度变化而变化来测量液位的，前者称恒浮式，后者称变浮式。

3)差压（静压）式------它根据液柱或物料堆积高度变化对某点上产生静（差）压的变化的原

理测量物位。

4)电气式-----它根据把物位变化转换为各种电量变化的原理来测量物位。

5)核辐射式-----它根据同位素射线的核辐射透过物料时，其强度随物质厚度变化而变化的原

理来测量液位。

6)声光式-----它根据物位变化引起声阻抗和反射的距离变化来测量物位。

三、浮筒式液位计的工作原理及结构组成

1、工作原理

浮筒液位计的原理利用浮筒沉浸在液体里，根据浮筒被浸的程度不同，则浮筒所受的浮力不同，

只要检测出浮筒所浮力的变化，就可以知道液位的高低。浮筒所受浮力的大小是根据阿基米德

原理浸在液体里的物体受到向上浮力的作用，浮力的大小等于该物体排开液体的重力。计算公

式如下：

F浮=p液gV排

2、结构组成

浮筒液位计的结构是由测量部分和转换部分组成，测量部分由浮筒及吊链

四、浮筒液位计安装在现场罐体上如图所示

浮筒液式位计是基于变浮力原理工作的，按浮筒装在设备上的位置来分，装在设备内的，即将浮筒直接置人被测容器内部的称内浮筒，装在设备外的称外浮筒，它的外壳通过法兰盘接到被测液体的容器.浮筒一般是由不锈钢制成的空心长圆柱体，垂直地悬挂在被测介质中，质量大于同体积的液体重量，重心低于几何中心，使浮筒总是保直立而不受液体高度的影响。它在测量过程中位移极小，也不会漂浮在液面上，故也称沉筒，浮筒悬挂在杠杆的一端，杠杆的另一端与扭力管芯轴的一端垂直地连接在一起，扭力管的另一端固定在仪表外壳上。扭力管是一种密封式的输出轴，它一方面能将被测介质与外部空间隔开；另一方面又能利用扭力管的弹性扭转变形把作用于扭力管一端的力矩变成芯轴的角位移（转动）。浮筒式液位计不用轴套、填料等进行密封，故它能测量最高压容

器中的液位。

当液位在零位时，扭力管受到浮筒质量所产生的扭力矩（这时扭力矩最大）作用，当液位上升时，浮筒受到液体的浮力增大，通过杠杆对扭力管产生的力矩减小，扭力管变形减小，在液位最高时，扭角最小（约为2°，通过杠杆，浮筒略有上升，浮力减小，最终达到扭矩平衡。扭力管扭角的变化量（也就是芯轴角位移的变化量），与液位成正比关系，即液位越高，扭角越小。变送器将这转角转换成4一20mA直流信号，这个信号正比于被测液位。

需要说明的是，浮筒式液位计的输出信号不仅与液位高度有关；还与被测介质的密度有关，因此在密度发生变化时，必须进行密度修正。实际使用时安装如图所示（外浮筒）。沉筒的长度就是可以测量液面的最大范围。沉筒液位计还可用于测量两种不同的液体分界面。测量范围在300一2000mm之间。

五、浮筒式液位计的校验

1、挂重法

测量液位时：

被校刻度为0%，应挂重力：

输出信号为4mA。

被校刻度为25%，应挂重力：

W挂重=W浮筒-

2

1

44

D

h

π

ρg输出信号为8mA。

被校刻度为50%，应挂重力：

W挂重=W浮筒-

2

1

24

D

h

π

ρg输出信号为12mA。

被校刻度为75%，应挂重力：

W挂重=W浮筒-

2

3

44

D

h

π

ρg输出信号为16mA。

被校刻度为100%，应挂重力：

W挂重=W浮筒-

2

4

D

h

π

ρg输出信号为20mA。

测量界面时：

被校刻度为0%，应挂重力：

W挂重=W浮筒-

2

14

D

h

π

ρg输出信号为4mA。

被校刻度为25%，应挂重力：

W挂重=W浮筒-

22

21

1

4

3

444

D D

h h

ππ

ρ+ρ

g g

[]输出信号为8mA

被校刻度为50%，应挂重力：

W挂重=W浮筒-

22

21

1

2

1

424

D D

h h

ππ

ρ+ρ

g g

[]输出信号为12mA

被校刻度为75%，应挂重力：

W挂重=W浮筒-

22

21

3

4

1

444

D D

h h

ππ

ρ+ρ

g g

[]输出信号为16mA

被校刻度为100%，应挂重力：W挂重=W浮筒-

2

24

D

h

π

ρg输出信号为20mA

h –量程，mm

ρ -被测介质的密度，g/mm 3

ρ1-测轻介质密度，g/mm 3

ρ2 -被测重介质密度，g/mm 3

2、水校法：

(1) 将变送器按工作状态放置，与装置连接的接口法兰与相应口径压力的盲板法兰连接（也可直接连接在装置上，将根部阀关闭）在排污孔引一根透明软管以观察测量室的水位；

(2) 旋开变送器的前盖，将电源的正负极导线接到仪表接线端子正负极上

(3) 按下式计算出注水高度L0、Lm 数值后，以测量室外的半量程标线为基准，分别作出标记。

测量液位时：

L L ρρ=介水介水*

测量界位时：

式中：L0-零点水位的高度，mm

Lm -满度时水位的高度，mm

h –量程，mm

ρ -被测介质的密度，g/mm 3

ρ1-测重介质密度，g/mm 3

ρ2 -被测轻介质密度，g/mm 3

六、浮筒液位计的校验—水校法举例

【例1】已知浮筒的长度为300mm，水的密度为cm3,被测液体的密度为g/cm3如何用水校法进行校验(点击显示解法)

【解】用水代校时，浮筒应被水浸没的最大

校验时往浮筒内注入水的高度分别为0mm 123mm 246mm变送器输出电流分别应为4mA、8mA、12mA、16mA、20mA。

【例2】有一测量界位的浮筒式液位计，其浮筒长度为L=300mm，别测液体的密度分别为ρ1=cm3和ρ2= cm3,试用水校法对其进行校验。

【解】用水代校时，其界位零点和满度分别为

其量程范围为：

25%对应的值：

50%对应的值：

75％对应的值

七、使用过程中的注意事项

（1）避免对变送器及角度转换器的撞击，否则会对仪表造成致命性伤害。

（2）避免在扭力管上施力过大，不可强行斜拉浮子及浮子挂钩。

（3）检修时不得随意松动变送器内的螺钉。

（4）注意仪表变送器部分的防水及防潮，定期进行仪表密封性能的检查。

八、浮筒液位计的故障

(1) 输出指示在某一值不变化

a.工艺原因所致

b.浮筒内部脏污将内浮筒卡住

c.内浮筒本身变形卡在测量筒内部

d.横断面处脏污

e.电路板或传感器故障

f.冬季冻凝

(2) 输出变化不明显，比较滞后

a.浮筒内部脏污

b.横断面处脏污

c.电路板或传感器故障

（3）表头显示110%，液位变化而显示值不变。

原因分析：浮子掉落或者卡住。解决方法：切断工艺阀，放空介质，用长螺丝刀通过放空口或排污口触动浮子，可判断浮子是否脱落或卡住（或者是由于安装时，固定浮子的螺栓没有拆下），如有此现象，则需要拆开表头或连接法兰，重新悬挂浮子或拆下固定浮子的螺栓

（5）实际液位升高液位计输出始终最小

原因分析：浮筒破裂浮筒破裂导致浮筒所受浮力减小，仪表输出最小

ρ介

ρ水

L水

L介