恒浮力式液位计

浮力式液位计是根据浮力原理工作的。根据测量原理，可将其分为恒浮力式液位计(如浮子式和浮球式液位计)和变浮力式液位计(浮筒式液位计)两种。

浮子式和浮球式液位计是典型的恒浮力式液位计。浮子式液位计的测量原理如图2.67所示。将浮子用绳索悬挂在滑轮上，绳索的另一端有平衡重锤，当浮标所受重力与浮力之差恰好与平衡重锤的重力相平衡时，浮子便漂浮在液面上。当液面高度变化时，浮子所处的高度位置也相应变化，因此可根据悬挂在纲丝绳上的指针在刻度标尺上指示出相应的液位。

图2.68是一种浮球式液位计的原理示意图，它一般适用于温度、粘度较高，但压力不太高的密闭容器内的液位测量。

现以用弹簧平衡的电动浮筒式液位变送器为例，水表、远传式水表说明变浮力式液位计的液位测量原理。

浮筒式(又称沉筒式)液位计是典型变浮力式液位计。滴水计数水表、标准孔板浮筒式液位计主要由变送器和显示仪表两部分组成。可拆卸螺翼式水表变送器按浮筒的平衡力可分为用弹簧平衡和扭力管平衡两种结构形式;按变换的信号叮分为电动和气动两种液位变送器。

如果在浮子或浮球式液位计的基础上增加适当的电或气的转换装置，将液位变化的机械信号转换为相应的标准电或气信号，可实现液位信号的远传、极限报瞥或液位的自动控制。图2.69就是一种结构形式的电动浮球液位讯号器。它由浮球部分和触头部分组成。浮球部分包括椭圆形浮球1、磁钢2、触头部分包括外壳3、外磁钢4和静触头5,当被测液位变化时，浮球随之升降，使其端部的磁钢2上下摆动，通过磁力推斥安装在外壳3内相同磁极的外磁钢4上下摆动，其另一端的动触头5便可接通成对的上静触头或下静触头，随即在电路中的信号装置发出光或声的报警信号，或启闭电动泵供液或放液，以实现液位的自动控制。

恒浮力式液位计实质是通过浮子或浮球等把液位的变化转换为相应的机械位移的变化，并通过相应的指针指示液位。在实际应用中，可采用各种各样的结构形式来实现液位—机械位移的转换，并通过机械传动机构带动指针对液位就地指示。

用弹簧平衡的电动浮简式液位变送器的结构如图2.70所示。图中，河柱形中空的金属浮筒1被悬挂在弹簧3上，浮筒L端通过直杆与差动变压器的铁芯4相连。

当液面低于浮简下边缘时.浮筒的重力与弹簧对浮筒的拉力相平衡。电磁流量计、明渠流量计若设浮筒的重力为w，平衡时，弹簧被拉伸的位移量为x，弹簧的刚度为C，则在液面低于浮筒下边缘时，浮筒的受力平衡关系为

ex＝w (2.66)

此时，铁芯4位于差动变压器线圈的中心，输出的不平衡电压O“二0。当液位上升，浮筒的一部分浸没于被测液体中时，由于浮筒受到浮力作用而向.L移动，弹簧被相应的压缩。当弹簧力与浮筒在液体中的重力相平衡时，浮筒将停在一个新的位置上。取浮筒的下边缘恰好与液面相接触时的水平面为基准面。若设浮筒的截面积为A，达到新的平衡时，液位为H，弹簧向上被压缩的位移量为AX，液体的容重为Y,则在新平衡条件下，浮筒的受力平衡关系为

上式表明，若弹簧的刚度C为常数.并且浮洞的结构及被测液位的容重r一定时，则浮筒向上的压缩位移量At与液位H成正比关系。此时，与浮筒相连的铁芯4将偏离差动变压器线圈的中心位置，从而差动变压器将输出一个与液位H成正比的不平衡电压乙“信号，该电压信号可供液位的指示或对液位进行远传测量与控制。