工业过程中,流动性物体的相界面包括以下几种:气体和液体的相界面(通常称为液面);气体和粉粒状固态物料的相界面(通常称作料面);两种不相混液体的相界面(如油-水界面);液体和粉粒状固态物料的相界面(如水和水中泥沙等沉淀物的界面)等。
物位测量技术的发展经历了机械-电气-电子-智能的过程。发展最快的是利用回波测距原理,又称行程时间(time of flight,TOF)原理。利用某种能量波(机械波、微波、光波)在被测物料面上的反射及传播时间,来检测物料面位置。根据使用能量波类型,分为超声物位计、微波物位计、激光物位计等。该类产品是非接触测量方法,利用微电子技术,智能化程度高,价格也逐步下降,用户接受程度高。大量应用使物位仪表产品结构从以机械类为主,逐步发展为以微电子技术、智能化产品为主。
主要包括:①正确测知容器中贮存物料的高度、体积或重量。②监视与控制容器内的物位,使其保持在工艺过程要求的一定高度或一定高度范围内;或对它们上、下极限位置进行限位报警或控制(防止溢出、排空、定量供料等)。③根据物位来连续监视及调节容器中流入、流出物料的平衡,以保持最佳生产效率。
物位测量过程是和被测物料密切相关的,测量对象不同,测量特点不同。
液位测量:①液面在工艺过程中,会有波动、沸腾、泡沫、含悬浮颗粒、含气泡、高黏度等各种工况。②真空、高压、高温,或高温高压同时存在。③各种腐蚀性介质。④大型贮罐会出现贮罐内各处的温度、密度不均匀。
料位测量:①物料在自然堆积时,料面呈一定安息角。安息角随物料颗粒尺寸、比重、表面流动性而异,并且与加料还是排料、加料方式、加(排)料口位置等有关。②料仓中在进出料时会存在滞留区、架桥及黏附积料等现象。③物料在进出料时会与测量元件摩擦或冲击,还会挂料在测量元件上。
界位测量:在液-液、液-固相界面位置测量时,有时界面会不明显,存在混浊层。
上述情况都会影响测量。各种不同测量原理及不同结构的仪表承受能力是不相同的,在仪表选型时要充分考虑。
物位检测仪表按测量方式可分为定点检测(物位开关)与连续检测(物位计、物位变送器)两大类。
定点检测。检测物位是否到达上限、中间值或下限等某个设定位置的检测方式。这类仪表称为物位开关。输出信号的形式通常是二位式通/断(ON/OFF)信号,在物位未到达设定点时输出正常信号,在达到设定点时输出报警信号。
连续检测。检测物位在整个量程范围内的变化,并以模拟(4~20毫安直流电)或数字信号输出,表示相应的物位值。有的物位计还带有数字或模拟的物位显示,通常还带有若干个可在量程范围内任意设定的开关点(ON/OFF)信号输出。