浮筒液位传感器工作原理

浮筒液位传感器工作原理：– 浮筒液位传感器利用阿基米德原理，通过不断测量浸没在过程液体中的浮筒杆的负载来观察液位。

置换器呈圆柱形，具有连续的横截面积，并根据需要制成长或短。正常高度范围从十四英寸到一百二十英寸。

随着液位增加，浮筒杆受到更大的浮力，使得传感仪器显得更轻，传感仪器将重量损失解释为液位上升并传输成比例的 O/P 信号。

当液位降低时，置换器杆上的浮力随着相应的重量增加而减小，这被理解为液位检测器降低液位，然后提供相应的信号输出。

下图所示为典型的浮筒液位检测器安装：

尽管已经概述了比非常实用的浮筒液位传感器更高的基本工作原理，但其结构是为了通过复杂的电子电路实现指定的测量目标而构建的。

在这些类型的浮筒液位传感器中，浮筒连接到弹簧，该弹簧限制浮力每次增量（即液位变化）时的运动。

采用包含线性可变差动变压器 (LVDT) 的发射器来跟踪液位变化时置换器杆的增加和下降。然后，复杂的电子器件通常会将 LDVT 的电压信号处理为 4-20mA o/p 信号。

阿基米德原理应用于置换器

根据阿基米德原理，浸没物体上的浮力通常等于物体排开的流体体积的载荷。

假设在浮筒液位传感器中，我们有一个圆柱形浮筒杆，其密度为 ρ，半径为 r，长度为 L，方法流体的密度为 У。在安装过程中，置换杆的长度与被测液位成正比：

置换杆体积，V=πr2L

图中所示的置换器液位传感器安装位置高于容器，一旦容器充满，置换器杆完全浸没在方法流体中，因此排出的方法流体的体积为 V=πr2L。一旦容器的液位为空或最低，排出的方法流体体积 V = 零

因此：

当容器装满时，浮筒杆上的浮力由下式给出：

浮力 = 排出的方法流体的重量

= πr2LУg（g = 重力加速度）

置换器实际重量 = πr2Lρg

一旦容器装满，LVDT、发射器和相关电子设备检测到的置换器净重为：

= πr2Lρg−πr2LУg=πr2Lg(ρ–У)=Vg(ρ–У)

从上面可以看出，LVDT 检测到的净重与置换器杆 (ρ) 和方法流体 (У) 的密度差成正比

因此，置换杆的相对密度应低于被测液位的密度，并且必须强制标记液体的比重。

无论采用置换液位传感器，液体的典型相对密度范围都在 0.25 至 1.5 范围内。值得一提的另一个目的是，置换器液位计的范围仅取决于给定应用指定的置换器杆的长度 (L)。

当容器为空或液位最低时，

浮筒上的浮力 = 0

因此，LVDT检测到的重量为=πr2Lρg

LVDT 在最小值处记录电压信号。容器液位并输出相应信号。置换器长度由工作范围（跨度）标称、方法流体的比重、压力和温度决定。工厂计算出的直径和重量面积单位可确保正确操作并提供精确的 4-20mA 输出。

应用领域

浮筒液位传感器用于液位测量应用，如分离罐、冷凝罐、分离器、闪蒸容器、储存容器和接收罐。