压力式液位计和差压式液位计原理.pdf

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压力式液位计和差压式液位计原理

压力法依据液体重量所产生的压力开展测量。由于液体
对容器底面产生的静压力与液位高度成正比，因此通过测容
器中液体的压力即可测算出液位高度。

对常压开口容器，液位高度日与液体静压力P之间有如
下关系：

（1）

式中，ρ为被测液体的密度（kg／m3）。

图1为用于测量开口容器液位高度的三种压力式液位计。
图1（a）为压力表式液位计，它是利用引压管将压力变化值
引入高灵敏度压力表开展测量的。图中压力表高度与容器底
等高，这样压力表读数即直接反映液位高度。如果两者不等
高，当容器中液位为零时，压力表中读数不为零，而是反映
容器底部与压力表之间的液体的压力差值，该值称为零点迁
移量，测量时应予以注意。这种方法的使用范围较广，但要
求介质洁净，粘度不能太高，以免阻塞引压管。图1（b）
为法兰式压力变送器，变送器通过法兰装在容器底部的法兰
上，作为敏感元件的金属膜盒经导压管与变送器的测量室相
连，导压管内封入沸点高、嘭胀系数小的硅油，使被测介质
与测量系统隔离。它可以将液位信号变成电信号或气动信号，
用于液位显示或控制调节。由于是法兰式连接，且介质不必
流经导压管，因此可用来检测有腐蚀性、易结晶、粘度大或
有色介质。图1（c）为吹气式液位计，压缩空气通过气泡管

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通入容器底部，调节旋塞阀使少量气泡从液体中逸出（大约
每分钟150个左右），由于气泡微量，可认为容器中液体静
压与气泡管内压力近似相等。当液位高度变化时，由于液体
静压变化会使逸出气泡量变化。调节阀门使气泡量恢复原状，
即调节液体静压与气泡管压力平衡，从压力表的读数即可反
映液位高低。这种液位计构造简单，使用方便，可用于测量
有悬浮物及高粘度液体。如果容器封闭，则要求容器上部有
通气孔。它的缺点是需要气源，而且只能适用于静压不高、
精度要求不高的场合。

（a）压力表式液位计（b）法兰式液位变送器（c）
吹气式液位计

图1压力式液位计

1-旋塞阀；2-引压管；3-压力表；4-法兰；5-压力变送
器

1（b）为法兰式压力送器，变送器通过法兰装在容器底
部的去兰装在容器底部的法兰上，作为敏感元件的金属膜盒
经属盒经导压管与变送器的测量室相连，导压管内封入沸点
高、膨胀系数小的硅油，使被测介质与测量系统隔离。它可
以将液信号变成电信号或气动信号，用于液位显示或控制调
节。由于是法兰式连接，且介质不必流经导压管，因此可用
来检测有腐蚀性、易结晶、粘度大或有色介质。图1（c）为
吹气式液位计，压缩空气通过气泡管通入容器底部，调节旋
塞阀使少量泡从液体中逸出（大约每分钟150个左右），由
于气泡微量，可认为容器中液体静压与气泡管内压内近似相
等。当液位高度变化时，由于液体静压充化会使逸出气泡量

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变化。调节阀门使气泡量恢复原状，即调节液体静压与气泡
管压力平衡，从压力表的读数即可反映液位高低。这种液位
计构造简单，使用方便，可用于测量有悬浮物及高粘度液体。
如果容器封闭，则要求容器上部有通气孔。它的缺点是需要
气源，而且只能适用于静压不向、精度要求不高的场合。

对于密闭容器中的液位测量，除可应用上述三种液位计
外，还可用差压法开展测量，该法在测量过程中需消除液面
上部气压及气压波动对示值的影响，图2为差压式液位计测
量原理示意图。

图2差压式液位计原理示意图

差压式液位计采用差压式变送器，将容器底部反映液位
高度日的压力引入变送器的正压室，容器上部的气体压力引
入变送器的负压室。引压形式可根据液体性质选择，如粘度
大、易沉淀或易结晶的液体可采用法兰式安装。为防止由于
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。若隔离液体密度为ρ2，被测液体密度为ρ
1，一般都使ρ2>ρ1，由图2得压力平衡方程

p1=ρ1g（H+h1）+p（2）

p2=ρ2g（H+h2）+p（3）

则

△p=p1-p2=ρ1gH+ρ1gh1-ρ2gh2=ρ1gH-Z0（4）

式中，p1、p2为引入变送器正压室和负压室的压力（Pa）；
H为液位高度（m）；h1、h2为容器底面和工作液面距变送
器的高度（m）。

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这里Z0=ρ2gh2-ρ1gh1即称为零点迁移量，它与差压
计安装情况有关。一般的差压计都有零点迁移量调节机构，
通过调节可使Z0=0，这时差压计的读数直接反映液面高度
H。

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