项目一 化工操作参数测量

化工生产过程是由若干单元操作和单元反应串联组成的一套工艺流程，将化工原料制成化工产品，大体上可分为三大基本组成部分：原料的预处理、反应和产品分离及其加工。生产过程中除化学反应过程外，原料和反应后产物的提纯、精制等前、后处理过程，多数为物理过程，都是化工生产所不可缺少的。在各种化工生产过程中，以物理为主的处理方法概括为具有共同物理变化特点的基本操作称为化工单元操作。包括流体流动过程的操作：如流体的输送、搅拌、沉降、过滤，固体输送和粉碎等；传热过程的操作：如热交换、蒸发、冷冻和冷凝等；传质过程的操作：如蒸馏、吸收、干燥、膜分离、萃取、结晶等。

化工生产大多数物料具有易燃、易爆、有毒有害的特点，生产过程常常处于高温、高压状态，生产工艺操作条件比较苛刻，要求工艺参数严格控制在安全限度以内，对工艺参数的准确测量，是完成生产任务，实现化工安全生产的基本保证。

化工生产过程主要控制四大工艺参数：温度、压力、液位、流量，操作人员根据工艺技术所规定的控制要求，通过对工艺参数的操作控制，实现平稳生产，得到合格的产品。

目前，对温度、压力、液位、流量参数多数实现了自动检测、显示，并与调节器、执行机构相配合实现了对生产过程的自动控制。在参数调节控制器中，通常用TIC（Temperature Indicating Controller）表示温度指示控制器，PIC（Pressure Indicating Controller）表示压力指示控制器，LIC（Liquid Indicating Controller）表示液位指示控制器，FIC（Flow Indicating Controller）表示流量指示控制器，通过仪表、控制器组成控制系统，可以节省人工成本，使生产过程更安全、精确度更高、效率更高、操作控制更容易、产品质量更好。

【现场案例】

案例1 酒精提浓装置再沸器液位的控制

15%～20%的乙醇-水混合溶液经过精馏装置生产加工可以得到纯度95%左右的酒精。工艺参数对乙醇产品的数量和质量起着决定性的作用。例如在精馏操作过程中就要求精馏塔塔底再沸器液位需要维持稳定在85～115mm间，超出范围持续1min系统将会自动报警（如图1-1）。

案例2 测量仪表是工艺的眼睛

“仪表是工艺的眼睛”，例如在乙烯裂解生产装置中，用到了大量的测量仪表，这些参数测量仪表对操作控制、安全生产具有重要意义，操作人员通过观察仪表所显示参数，判断生产是否处于正常状态，同时按照工艺操作规程要求进行工艺操作、控制。随着DCS控制技术的发展，操作可以在中央控制室足不出户就可以控制现场的阀门，能够及时通过对工艺设备里面的温度、压力、流量或液位进行控制，达到稳准快的控制效果（如图1-2）。

【工作任务】

任务1 识别各类工艺参数测量仪表

请识别图1-3（a）至图1-3（d），判断其中各类测量仪表所起的作用。

任务2 熟悉工艺参数测量与判断过程

化工操作人员根据《工艺操作规程》所规定的控制点，对温度、压力、液位、流量四大工艺操作参数进行操作控制，实现合格产品的控制。具体过程包括：

①现场仪表检测：观察现场仪表所显示参数；

②DCS输入输出：监视DCS所显示参数并精准控制；

③仪表校核判断：对比现场参数和DCS显示参数，判断参数准确性、可靠性；

④参数对比判断：将监测到的参数值与《工艺操作规程》所规定的范围进行对比，判断是否装车，是否需要调节；

⑤生产操作控制：根据以上对比判断决定如何进行操作。

【工艺知识】

知识点1|温度测量

知识点2|压力测量

知识点3|流量测量

知识点4|液位测量

知识点1 温度测量

温度是表征物体冷热程度的物理量，是化工生产过程中最普遍而重要的工艺操作参数，温度的测量与控制是保证生产正常进行，获得合格产品，实现生产安全、稳定、长周期运行、优质低耗的重要保障。例如炼油厂蒸馏装置常压塔塔顶温度一般要求控制90～125℃，塔顶温度直接关系到塔顶汽油的产量和质量，所以塔顶温度的控制是产品质量调节的主要手段。同时在生产发生变化时，温度控制也会随之发生变化，例如原油性质变轻，轻组分增大，压力上升，汽油干点偏低，就要适当提高塔顶温度。温度操作或控制不当，也是引发事故的常见原因，例如2014年3月四川省某化工有限公司冶炼炉当班操作工人在操作过程中，未注意到炉底温度升高，未采取及时有效措施，导致炉底被烧穿，高温炉料泄露着火，致使三名工人死亡。

温度不能直接加以测量，只能借助与冷热不同的物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热不同而变化的特性，来加以间接的测量。

温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。我们常用的大都是接触式，可分为玻璃管温度计、压力式温度计、双金属温度计、热电阻温度计、热电偶温度计等。接触式测温仪表比较简单、可靠、测量精度高，但由于与被测介质需要进行充分热交换，故存在温标延迟的现象。非接触式测温仪表有光学温度计、辐射温度计等，如红外测温仪，是通过热辐射原理来测量温度的，不需要与测量介质接触，测量范围广，不受测温上限的限制，反应快，但受物体的发射率、测量距离等外界因素的影响，误差比较大。

一、手持式红外测温仪

手持式红外测温仪是一种利用红外接收原理测量物体的测量计，使用时，只须方便的将探测窗口对准所需测量位置，就能快速、准确地测得温度（如图1-4和图1-5）。

红外测温技术在石油化工生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥着重要作用。装置工艺操作人员配有手持式红外测温仪，可以对工艺管道和相关设备节点机泵温度进行测量。

二、双金属温度计

双金属温度计是有两种膨胀系数不同的金属薄片叠焊在一起的测温元件。将双金属的一端固定，如果温度升高，双金属片受热后由于两种金属片的膨胀系数不同而产生弯曲变形，弯度的程度与温度高低成正比（如图1-6）。

为了提高仪表的灵敏度，工业上应用的双金属温度计是将双金属片制成螺旋形，如图1-6，一端固定在金属保护管的下部，另一端为自由端，与插入螺旋形双金属片的中心转轴焊接在一起。当被测温度发生变化时，双金属片自由端发生位移，使中心轴转动，经传动放大机构，由指针指示出被测温度值。

双金属温度计[如图1-7（a）～（c）]可以直接测量各种生产过程中的液体、蒸汽和气体介质温度。现场显示温度，直观方便，安全可靠，使用寿命长，多种结构形式，可满足不同要求。但缺点是测量精度低，量程和使用范围均有限，不能远距离传送。

三、热电偶温度计

热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度，是测量温度的传感器，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用[如图1-8（a）（b）]。

热电偶温度计是由两种不同材料的导体A、B（热电极）焊接而成的。热端插入被测介质中，另一端与导线连接，形成回路。若两端温度不同，回路中就会产生热电势，热电势两端的函数差即反应温度。热电偶在工业测温中占了较大比例，生产过程远距离测温很大部分使用热电偶。

热电偶温度计的优点是体积小，安装方便，信号可远传作指示、控制用，测温范围宽，能够测高温，价格低，精度高[如图1-9（a）（b）]。

四、压力式温度计

压力式温度计（如图1-10）是根据密闭容器中液体或气体受热后压力的升高反映被测温度，从而进行温度测量的。温包、毛细管和弹簧管共同构成一个封闭容器，其中充满工作物质。温包直接与被测介质接触，把温度变化传递给内部工作物质。压力式温度计具有结构简单、反应速度快、灵敏度高、读数直观的特点，集合了玻璃棒温度计、双金属温度计的优点，可以实现远传、防震、防腐、电接点、温度信号变送，是目前使用范围较广、性能较全面的一种机械式测温仪表。

五、热电阻温度计

热电阻温度计（如图1-11）是利用金属导体或半导体的电阻值随温度变化的性质，将电阻值的变化转换为电信号，从而进行温度测量的。常有的热电阻材料有铂、铜、镍，它们温度系数大，电阻率大，热容量小，是敏感测温元件。

知识点2 压力测量

压力测量仪表是用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表，又称压力表或压力计。压力是工业生产中的重要参数，必须进行测量和控制。压力的控制是安全生产的重要保证，高压容器的压力超过额定值时就是不安全的。压力的大小不仅直接影响产量高低，还直接影响产品的质量、使用性能和生产效率。例如在生产聚乙烯树脂时，采用高压法和低压法生产的聚乙烯，产品性能、应用范围不同，高压法生产的聚乙烯，具有较低的结晶度和较低的密度，称为低密度聚乙烯，主要用于薄膜类制品，如保鲜膜；低压法生产的高密度聚乙烯具有更高的强度、硬度等，主要用于注塑和中空成型制品，如洗发水瓶。

此外，在一定的条件下，测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。

一、压力的概念

垂直作用于流体单位面积上的力，称为流体的压强，习惯上称为压力，用符号p表示。压强是工程上处理流体动力过程中极为重要的一个参数。在国际单位制（SI）中为N/m²，称为帕斯卡，用符号Pa表示。若某流体的面积为A（m²），垂直于这个面积上的力为F（N），则压强（p）为：

p=F/A（Pa）

即压强1 Pa等于1N/m²。

此外还有其他单位制，它们之间的换算关系如下：

物理大气压：1atm=1.013 ×10⁵Pa=101.3kPa=760mmHg=10.33mH₂O

工程大气压：1at=1kgf/cm²=9.81 ×10⁴Pa=735.6mmHg=10mH₂O

1 bar=10⁵Pa=100kPa

二、压力的表示方法

工业上测量压强的仪表，称为压强计或压力表。从压强计上所测的压强数值，并不是设备内流体的真实压强，而是流体的真实压强与外界大气压强之差。流体的真实压强称为绝对压强，简称绝压。从压强计上读出的压强值称为表压强，简称表压。绝对压强与表压强的关系为：

绝对压强=表压强+大气压强（如图1-12）。例如，压强计读数为200kPa，若大气压强为 100kPa，则设备内流体的绝对压强为300kPa。若所测压强低于大气压强时，则用真空表进行测量。真空表上的读数称为真空度，是大气压强与流体的绝对压强之差，它们之间的关系为：

绝对压强=大气压强-真空度

真空度的数值是表压的负值，故真空度也称负表压。例如，所测真空度为40kPa，若大气压强为101kPa，则设备内流体的绝对压强为101-40=61（kPa）。从上述关系式可以看出，设备内真空度越高，则绝对压强越低。大气压强随温度和地区的不同而变化，应用时应随时测量。

在工厂里，习惯上把压强称为压力，把压强计称为压力表（如图1-13），由于各种工艺设备和检测仪表通常是处于大气之中，本身就承受着大气压力，因此工程上通常采用表压或者真空度来表示压力的大小，一般的压力检测仪表所指示的压力也是表压或者真空度（如图1-14）。

化工生产常常会用到抗震压力表，又叫耐震压力表（如图1-15），抗震压力表是在外壳内填充阻尼液（一般为硅油或甘油）的仪表，能够抗工作环境振动和减少介质压力的脉动影响。

耐震压力表适用于有机械强烈振动和介质压力剧烈脉动的情况下，测量无爆炸危险、不结晶、不凝固，以及对铜和铜合金无腐蚀作用的液体、气体或蒸汽的压力。

三、化工厂常见的压力测量仪表

测量压力的仪表按工作原理的不同可分为弹性压力表、液柱式压力计、电气式压力计、压力传感器（包括变送器）等。

（一）弹性式压力计

弹性式压力计（如图1-16）在化工厂随处可见，多为弹簧管压力表，它属于就地指示型压力表，就地显示压力的大小，不带远程传送显示、调节功能。

1.弹性式压力计原理作用

弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。它结构简单、使用可靠、读数清晰、坚固耐用、价格低廉、测量范围广以及有足够的精度等优点，如图1-17（a）（b）。若增加附加装置，如记录机构、电气变换装置、控制元件等，则可以实现压力的记录、远传、信号报警、自动控制等，常用来测量负压、低压和高压，压力从几百帕到数千兆帕，因此在工业上是应用最为广泛的一种测压仪表。

2.电接点信号压力表

在化工生产过程中，常需要把压力控制在某一范围内，即当压力低于或高于给定范围时，就会破坏正常工艺条件，甚至可能发生危险，这时就应采用带有报警或控制触点的压力表。电接点信号压力表能够实现当压力超出给定范围时，及时发出信号，提醒操作人员，或启动继电器实现压力的自动控制，达到自动控制报警的目的。

电接点信号压力表将普通弹簧管压力表增加报警针[图1-17（a）]，压力表指针上有动触点2，表盘上另有两根可调节指针，上面分别有静触点1和4。当压力超过上限给定数值时，2和4接触，红色信号灯5的电路被接通，红灯发亮。若压力低到下限给定数值时，2与1接触，接通了绿色信号灯3的电路。1、4的位置可根据需要灵活调节。

3.压力表安装要求

（1）安装位置。压力表安装位置应当便于操作人员观察和清洗，且应当避免受到辐射热、冻结或震动的不利影响。

（2）压力表前存水弯管。如图1-18（a）（b），当压力表用于测量高于60℃的介质时，为防止弹性元件受介质温度的影响而改变性能，在压力表与压力容器之间应当装有存水弯管，也叫冷凝弯或冷凝圈，存水弯管的作用是产生一个水封，使蒸汽在这一段弯管内冷凝，以避免蒸汽直接进入压力表的弹簧管内，使弹簧弯管由于高温影响受热变形，影响压力表读数的准确性。

（3）压力表和存水弯管之间应装有三通旋塞[如图1-19（a）（b）]，以便吹洗管路、卸换、校对压力表。

（二）液柱压力计

液柱压力计是根据静力学原理，将被测压力转换成液柱高度来进行压力测量的。这类仪表包括U形管压力计、单管压力计、斜管压力计等。大多是一根直的或弯成U形的玻璃管。如图1-21若U形管压差计一端与大气相通，则可测得表压（或绝压），如图1-20，图1-21。

液柱压力计结构简单、使用方便，但精确度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。

（三）压力传感器和压力变送器

压力传感器和压力变送器（图1-22）是通过不同的转换元件将被测压力转换成各种电量信号，并根据这些信号的变化来间接测量压力的。根据转换元件的不同，压力传感器和压力变送器可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、压电式、霍尔片等形式。这类压力测量仪表的最大特点就是输出信号易于远传，可以方便地与各种显示、记录和调节仪表配套使用，从而为压力集中监测和控制创造条件。在生产过程自动化系统中被大量采用。

知识点3 流量测量

在化工等工业生产过程中，为了更有效地进行生产操作、监视或控制，就需要对生产过程中各种流体介质（如液体、气体或蒸汽等）的流量进行测量，以便为生产操作和控制提供可靠的依据。另一方面，为了进行经济核算，也需要知道单位时间内流过的介质总量。因此，为了安全、高效地进行生产控制以及进行经济核算，介质的流量是一个必需的重要参数。

一、流量与流速

1.流量

在流体流动过程中，单位时间内通过任一截面的流体量，称为流量。通常有两种表示方法。

（1）体积流量 单位时间内流体流经管道任一截面的流体体积，称为体积流量，用符号q_v表示，单位m³/s或m³/h。气体的体积流量应注明其温度和压力条件。

式中 V——t时间内流过某截面积流体的总体积，m³

t——时间，s或h

例如：某水泵在3min内，通过管道向水池注入36m³的水，则管道中水的体积流量

（2）质量流量 单位时间内流体流经管道任一截面的流体质量，称为质量流量，用符号q_m表示，单位kg/s或kg/h。

质量流量与体积流量的关系为q_m=q_vρ

2.平均流速

单位时间内流体在流动方向上流过的距离，称为流速（平均流速），用符号u表示，单位为m/s。

式中 A——管道的截面积，m²

若为圆形管道，管内径为d，则。

3.管径的选择

工程上输送流体的管道，大多为圆管，以d表示管道内径，则

于是

根据流量及流速可计算流体输送管路的直径。流量通常是根据生产任务所决定，所以关键在于选择合适的流速。流量一定时，流速越大，管径越小，设备费用可减小，但此时流体流速相应增大，其在管道中流动阻力也越大，使操作费用（动力消耗）增加。反之，流速减小，阻力降低，操作费用减少，但管径增大，设备费用增加。因此流速的确定由操作费与基建费之间通过经济权衡来决定。

设计管道时，尤其是输送距离较长时，需要综合考虑这两个相互矛盾的因素，确定适宜的流速，使操作费用与设备费用之和为最低。表1-1列出了某些流体常用流速范围。

由表可见，流体在管道中的适宜流速与流体的性质及操作条件有关。在管径的选择时，算出管径后，还需从有关手册或本教材附录中选用标准管径来圆整，然后按标准管径重新计算流体在管路中的实际流速。

二、差压式流量计

流量计是用来测量、显示流体在流动过程中流量的仪表，是化工自动化的重要检测工具。流量计主要有差压式流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、涡衔流量计和质量流量计等。

差压式流量计是一类应用最广泛的流量计，在各类流量仪表中其使用量占居首位。它是利用流体流经节流装置时所产生的压力差与流量之间存在一定关系的原理，通过测量压差来实现流量测定。

差压式流量计由一次装置和二次装置组成。一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，是一个局部收缩元件，最常用的有孔板、喷嘴和文丘里管，产生与流量（流速）成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置包括差压转换器或变送器和流量显示仪表，它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示。

（一）流量测量元件

1.孔板流量计

在管道内插一片与管轴相垂直并带有通常是圆孔的金属板，圆孔与管子同心，这种装置叫孔板流量计（图1-23），孔板称为节流元件。孔板式流量计在差压式流量计中应用最多，具有结构牢固、性能稳定可靠、使用寿命长的特点。

流体流到孔口时，流道截面收缩，通过孔口后，流道还继续收缩，到一定距离（约等于管径的1/3至2/3倍）达到最小，然后才转而逐渐扩大到充满整个管截面，流道截面最小处，速度最大，而相应的静压强最低，称为缩脉。因此，当流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量越大，所产生的压强差越大。因此，利用测量压强差的方法就可测量流体流量。

2.文丘里流量计

孔板流量计装置简单，但由于锐孔结构将引起过多的能量消耗，为了减少能量的损失，可以用一段渐缩管、一段渐扩管来代替孔板，这样构成的流量计称为文丘里流量计（图1-24）。文丘里流量计的收缩管一般制成收缩角为15°～25°；扩大管的扩大角为5°～7°，最小截面称为喉孔。

文丘里流量计的主要优点是能耗少，大多用于低压气体的输送。

3.测速管

测速管（图1-25）又名皮托管，皮托管由两根同心圆管组成，内管前端敞开，管口截面垂直于流动方向并正对流体流动方向。

外管前端封闭，但管侧壁在距前端一定距离处四周开有一些小孔，流体在小孔旁流过。内、外管的另一端分别与U型压差计的接口相连，并引至被测管路的管外。

由皮托管测得的是点速度。因此用皮托管可以测定截面的速度分布。对于圆管，速度分布规律已知，可测量管中心的最大流速u_max，然后根据平均流速与最大流速的关系求出截面的平均流速，进而求出流量。

皮托管的优点是阻力小，适用于测量大直径气体管路内的流速，缺点是不能直接测出平均速度，且U型压差计压差读数较小。

（二）转子流量计

转子流量计（图1-26）属于是变面积式流量计，也叫浮子流量计，是仅次于差压式流量计应用范围最宽广的一类流量计。

转子流量计主体玻璃管的截面积由下而上逐渐稍有扩大（倒锥形），管内装有一个金属或其他材料制成的转子（浮子）。流体自下而上流过时，可以使转子浮起来。当流体自下而上作用于转子上的力与转子本身净重力平衡时，转子即在一定位置作旋转运动。转子停留位置反映流量的大小。读数时一般是读转子最大截面处所对应的刻度。

转子流量计主要用于低压下小流量的测定，因其测定方法简单，测量精度较高，阻力损失较小，广泛应用于制药、化工生产中。

（三）涡轮流量计

涡轮流量计（图1-27）是属于速度式流量计中主要品种，它的结构由多叶片的转子（涡轮）感应流体平均流速，从而计量出流量或总流量的仪表。其结构由传感器和显示仪两部分组成。

在管道中心安放一个涡轮，两端由轴承支撑。当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，使涡轮产生旋转。在一定的流量范围内，对一定的流体介质，涡轮的旋转速度与流体流速成正比。由此，流体流速可通过涡轮的速度得到，从而可以计算得到通过管道的流体流量。所以涡轮流量计是采用涡轮进行测量的流量计。它先将流速转换为涡轮的转速，再将转速转换成与流量成正比的电信号。

涡轮流量计结构紧凑，测量范围度宽，测量精度高，在所有流量计仪表中属于最精确的流量仪表，智能液体涡轮流量计是采用先进的涡轮流量传感器与显示积算一体化的新型智能仪表，采用双排液晶现场显示，读数直观清晰、可靠性高、不受外界电源干扰。

（四）涡衔流量计

涡衔流量计（图1-28）是在流体中安放一根三角柱形旋涡发生体，流体在游涡发生体两侧交替分离释放出两串规则交错排列的漩涡的仪表，这种漩涡称为卡门漩涡。涡街流量计也称之为漩涡流量计或卡门涡街流量计。

涡衔流量计由漩涡发生体、传感器、测量管和变送器组成的。漩涡发生体的作用是在流体流经时在其下游侧产生规律的漩涡，传感器的作用是检测漩涡的频率并将其转换成电信号送至变送器，变送器的作用是将电信号转换成标准的直流信号或脉冲信号，并送到DCS系统或调节器（指示）器。

涡衔流量计属于国内外新型流量仪表，具有结构简单牢固，测量范围度宽，且压力损失小的特点，有较高测量精确度。适用工业管道介质流体的流量测量，如气体、液体、蒸汽等多种介质。

（五）电磁流量计

电磁流量计（图1-29）是根据法拉第电磁感应定律制造的用来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表，由传感器、转换器及显示器等部分组成。

电磁流量计是现代工业领域广泛应用的流量监测仪表，具有其他流量计不能比拟的独特优势，特别适用如脏污流体及腐蚀流体的测量，是广泛应用的流量监测仪表。

（六）质量流量计

质量流量计（图1-30）是采用感热式测量，通过流体分子带走的分子质量多少从而来测量流量，因为是用感热式测量，所以不会因为气体温度、压力的变化从而影响到测量的结果。质量流量计是一个较为准确、快速、可靠、高效、稳定、灵活的流量测量仪表，在石油加工、化工等领域将得到更加广泛的应用，质量流量计是不能控制流量的，它只能检测液体或者气体的质量流量，通过模拟电压、电流或者串行通讯输出流量值。但是，质量流量控制器，是可以检测同时又可以进行控制的仪表。质量流量计对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分质量流量计的流量传感器安装固定要求较高。

知识点4 液位测量

液位计是用来测量、显示物料液位的仪表，是化工自动化的重要检测工具。主要用于生产过程中对罐、釜、塔等液位或界面的检测与控制。操作人员根据其指示的液面高低来调节或控制装量，从而保证容器内介质的液面始终在正常范围内。例如液化气体贮罐、槽车、气液相反应器等容器都需要装设液面计，以防止因超装过量而导致事故或由于投料过量而造成物料反应不平衡的现象。生产中常用液位计有玻璃管液位计、玻璃板液位计、差压式液位计、浮筒式液位计等。

一、玻璃管液位计

玻璃管液位计（图1-31）是根据流体连通器的原理制作而成，仪表上下阀门都有两个螺纹接头，通过法兰与容器链接构成连通器，然后通过玻璃管就可以清晰的看到容器里面液位高度。

玻璃管液位计是比较传统的现场液位测量工具，直接就可以读出数据，适用于化工生产过程中较低压力的、敞口或密封容器设备的现场检测，其结构也是非常简单，测量也很准确。但是玻璃管液位计应用有很多的局限性，比如说一些大的容器以及一些压力容器等，都是不好测量的。同时容易破损，内表面沾污，造成读数困难，不便于远传和调节。

二、玻璃板液位计

玻璃板液位计（图1-32）也是根据流体连通器的原理制作而成，它的结构为厚实的钢化玻璃板上开以细槽，下端用金属管与容器被测液体相连，上端用金属管与容器液面上方相连，与容器相连处装有阀门以便操作。

玻璃板液位计可以很好地用来直接反映密闭容器中的液面高度，具有读数清晰、直观、维修方便、经久耐用等特点。

三、磁翻板液位计

磁翻板液位计（图1-33）也是根据流体连通器的原理制作而成，主导管（容纳浮球的腔体或外壳）通过法兰或其他接口与容器组成一个连通器，这样主导管内的液位和容器设备内的液位高度是一致的。我们在外壳安装翻柱显示器，可以反映浮球随着容器内液面的升降而升降的情况。

当容器中液体液位升降时，液位计里面的红白浮子就会发生180°翻转，翻柱显示器会改变颜色，液面以下为红色、以上白色，两色交界处即是液面的高度。

磁翻板液位计很直观很方便，测量范围大，安装维护也很方便，比玻璃板、玻璃管液位计更为实用，而且可以远程控制。但是也有很大局限性，比如比较黏稠或者易结晶的物质就不适用，而且磁翻板液位计容易损坏，不灵敏等，导致不能显示正确读数。长期使用后，磁翻板液位计磁钢磁性会退化，翻板轴磨损易造成指示错误，故应定期检查与校正。

四、浮筒式液位计

浮筒式液位计（图1-34）属于变浮力液位计，依据力平衡原理，当被测液面位置变化时，浮筒浸没体积变化，所受浮力也变化，通过测量浮力变化确定出液位的变化量。

五、差压式液位计

差压式液位计[图1-35，图1-36（a）（b）]原理是容器有气相和液相两个取压口。气相取压点处压力为设备内气相压力；液相取压点处压力除受气相压力作用外，还受液柱静压力的作用，液相和气相压力之差，就是液柱所产生的静压力。

液位计又称液面计，是用来测量容器内液面变化情况的一种计量仪表。操作人员根据其指示的液面高低来调节或控制的装量，从而保证容器内介质的液而始终在正常范围内。

【习题】

一、选择题

1. 检测、控制系统中字母FRC是指（　）。

A.物位显示控制系统；

B.物位记录控制系统；

C.流量显示控制系统；

D.流量记录控制系统

2.在国际单位制中，压力的法定计量位是（　）。

A.MPa；

B. Pa；

C.mmH₂O；

D.mmHg

3.以下哪种器件不是节流件（　）。

A.孔板；

B.文丘里管；

C.实心圆板；

D.喷嘴

4.转子流量计指示稳定时，其转子上下的压差是由（　）决定的。

A.流体的流速；

B.流体的压力；

C.转子的质量；

D.流道截面积

5.测高温介质或水蒸气的压力时要安装（　）。

A.冷凝器；

B.隔离罐；

C.集气器；

D.沉降器

6.化工生产温度、压力、液位、流量工艺参数多数实现了（　），显示，并与调节器、执行机构相配合实现了对生产过程的自动控制。

A.安全调节；

B.连锁反应；

C.全部封闭；

D.自动检测

二、简答题

1.化工生产过程主要控制工艺参数有哪些？参数调节控制器表示方法是什么？

2.红外测温技术在石油化工生产过程中起到什么作用？手持式红外测温仪如何操作？

3.简述差压式液位计原理。

三、计算题

1.已知兰州地区的大气压力为85.3kPa，广州地区的大气压力为101.33kPa，在兰州地区的减压塔真空设备上装有一个真空表，其读数为20kPa。若改在广州地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的绝对压力与兰州地区操作时相同？

2.吸收装置准备用一台水泵将水池中的水输送至高位槽内，输送量为30m³/h。试确定输水管的规格。