物位检测是工业自动化领域中的一个重要环节,主要用于监测和控制存储容器中物料的液位、料位或界位,确保生产过程的连续性和安全性。在常州大学城轨学院的自动检测技术及仪表控制系统课程中,第7章专门讨论了物位检测这一主题。
物位定义涵盖了容器内的液位、料位以及两种不同液体之间的界位。液位是指容器内液体介质的高度,料位则是固体或颗粒物质的堆积高度,而界位特指两种互不相溶液体介质的分界面位置。物位检测仪表的分类主要依据测量方式和工作原理:
1. 测量方式:分为连续测量和定点测量。连续测量提供物位的连续变化信息,定点测量则用于检测特定点的物位状态。
2. 工作原理:根据不同的物理效应,物位检测仪表可以是直读式(如玻璃管、玻璃板)、浮力式(如浮子、浮筒、翻板)、差压式(静压式,包括压力式、吹气式和差压式)、机械接触式(如重锤、旋翼、音叉式)、电气式(电阻、电容式)以及其他类型(如声学、光纤、核辐射式)。
物位检测的基本原理主要包括力学原理(如静压式、浮力式、重锤式)和相对变化原理(如基于距离变化的声学法、微波法、光学法)。例如,静压式液位检测利用液体静压与液位高度的关系,通过测量容器底部或顶部的压力来确定液位;浮力式仪表利用阿基米德定律,让浮体随液位变化而升降;差压式仪表则通过测量容器内因液位变化产生的压力差来得到液位信息。
在实际应用中,静压式液位传感器广泛用于敞口和密闭容器的液位测量。敞口容器通常直接测量底部压力,而密闭容器则需考虑液面上部介质压力的影响。为提高测量精度和适应腐蚀性、结晶或粘稠介质,常采用法兰式压力(差压)变送器,其内部的金属膜盒与测量介质接触,并通过硅油传递压力,保护毛细管免受损坏。
量程迁移是处理液位测量中因容器几何位置导致的附加静压误差的关键技术。无迁移意味着零液位与检测仪表在同一水平,而负迁移和正迁移则是通过调整变送器的零点和量程,以适应不同安装位置的需要。
差压变送器是实现这一功能的核心设备,它能将输入的差压信号转换为标准电信号输出。负迁移用于当液位为零时,变送器仍能输出零点信号;正迁移则是在液位为零时,变送器的输出高于零点,通过迁移调整确保测量准确性。
总的来说,物位检测技术是工业生产中不可或缺的一部分,它确保了生产过程的精确控制和安全运行,同时也有助于经济核算和库存管理。通过对各种物位检测仪表的工作原理和应用的深入理解,可以优化工业自动化系统的性能,提高生产效率。