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差壓液位變送器零點遷移

點擊次數(shù):3968 發(fā)布時間:2021-05-28 02:38:28
差壓變送器在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛,除了可用于流量、差壓等參數(shù)的測量外,還常用差壓變送器測量容器的液位。下面談?wù)劜顗鹤兯推鳒y量液位時零點遷移相關(guān)內(nèi)容。
 
一、差壓變送器測量液位
當(dāng)采用差壓變送器測量容器液位時,將差壓變送器的正壓室(也稱“+”端)與被測容器下部的取壓點連接,將差壓變送器的負(fù)壓室(也稱“-”端)與被測容器上部取壓點相連接(取壓點應(yīng)在容器*高液位上部的氣相部分),如圖1所示:
圖1 差壓計測量液位
 
以電動差壓變送器為例,當(dāng)液位H為O時,差壓變送器輸出的信號應(yīng)為4 mA,當(dāng)液位H為*高液位時,差壓變送器輸出的信號應(yīng)為20 mA,這是一種比較理想狀態(tài)。從圖1可見,當(dāng)被測介質(zhì)的密度為ρ,容器中液體以上部分的氣相并不會凝結(jié)成冷凝液,這時作用于變送器正負(fù)壓室的差壓應(yīng)為:△Р= Hρ。其曲線如圖2所示:
圖2 變送器無遷移時的曲線
 
但在實際應(yīng)用中往往會存在以下幾種情況:
1、差壓變送器在現(xiàn)場安裝時,其正壓室一般很難與*低液位測量點在同一個水平的位置,這時在正壓側(cè)就會有一定的靜壓存在。
2、差壓變送器負(fù)壓側(cè)可能會有氣相冷凝液或負(fù)壓側(cè)被測液體產(chǎn)生蒸發(fā),這時在負(fù)壓側(cè)壓力將不會恒定,因此在差壓變送器的負(fù)壓室與取壓點之間加裝隔離罐,隔離罐中填充隔離液。
3、為了防止被測液體或氣體進(jìn)入到變送器的正負(fù)壓室造成堵塞或腐蝕,往往在差壓變送器的正負(fù)壓室與取壓點之間分別加裝隔離罐,隔離罐中填充隔離液。法蘭毛細(xì)管式液位變送器實際也是采用這個原理,使被測液體不直接接觸變送器。
根據(jù)以上種種情況,當(dāng)*低液位時,差壓變送器會存在一定的差壓,這時我們需要將差壓變送器零點進(jìn)行遷移,以確保測量準(zhǔn)確。
 
二、差壓變送器的正負(fù)遷移
差壓變送器的零點遷移量分為正遷移與負(fù)遷移,在液位零點位置,當(dāng)正負(fù)壓室之間的壓差值P>0時,為正遷移;P<0時,為負(fù)遷移;P=0時,無遷移。差壓變送器正負(fù)遷移特性曲線表示如下,見圖3:
曲線1:當(dāng)*低液位時P=0,無遷移;
曲線2:當(dāng)*低液位時P>0,為正遷移;
曲線3:當(dāng)*低液位時P<0,為負(fù)遷移。
圖3 正負(fù)遷移特性曲線
 
三、差壓變送器遷移量的計算
下面以差壓變送器的正負(fù)壓室與取壓點之間分別裝有隔離罐,并填充隔離液為例來計算遷移量。如圖4所示:
圖4 帶隔離罐差壓變送器測量液位示意圖
 
假設(shè)隔離液的重度為ρ2 (ρ2 >ρ1,并且隔離液不能與被測液體發(fā)生互溶)。
這時差壓變送器正壓室的壓力為:P+ = Hρ1+ h1ρ2+P0
負(fù)壓室的壓力為:P- =h2ρ2 +P0
正負(fù)壓室的壓差為:△Р= P+ - P- = Hρ1+h1ρ2 -h2ρ2
P+:正壓室壓力
P-:負(fù)壓室壓力
Po:容器中氣相壓力
H:被測液位高度
h1:*低液位到變送器的高度
h2:*高液位到變送器的高度
ρ1:被測介質(zhì)的密度
ρ2:隔離液的密度
在工程設(shè)計時,我們一旦確定了容器的上下部取壓口的位置和隔離液的重度后,式中的h1ρ2 - h2ρ2就是一個固定壓差,即使液位H值為O時,這個壓差也存在。為了變送器的輸出信號不受固定壓差的影響,能夠反映真實的液位,即當(dāng)液位H為O%時,變送器輸出信號為4mA,當(dāng)液位H為10O%時,變送器輸出信號為20mA,因此必須對變送器在量程不變的情況下改變變送器的上下限,即進(jìn)行遷移,在本案例中為負(fù)遷移,遷移量為固定壓差h1ρ2- h2ρ2。(液位的單位通常用百分比表示)見圖5:
圖5 固定壓差(h1 -h2)ρ2 的負(fù)遷移曲線
 
根據(jù)使用場合的不同和工作條件的限制,有時也需要對差壓變送器作正遷移,特別典型的是當(dāng)采用差壓變送器測量敞口容器的液位時,取壓口的位置很難做到與*低液位一致,正常的都應(yīng)低于*低液位,要想得到與設(shè)計一致的液位數(shù)值,這時需要對變送器作正遷移。
 
四、差壓變送器的量程和遷移量計算實例
*先說明一下,差壓式液位計的壓力、差壓計算問題。如液位高度H單位采用米(m),密度ρ單位采用kg/m3,則壓力P=H*ρ/10000,單位為kg/cm2,將其單位換算為Pa時,應(yīng)乘以98000(因為1 kg/cm2=98000Pa),所以壓力計算可以簡化為:P= H*ρ*9.8,其單位為Pa。
1、差壓液位變送器
用差壓變送器測量閉口容器的液位,已知h=1.0m,h1=0.5m,被測介質(zhì)的密度ρ1=800kg/m3,負(fù)壓管內(nèi)的隔離液為水,ρ2=1000kg/m3,求變送器調(diào)校范圍和遷移量?(容器內(nèi)的工作壓力變送器正負(fù)壓室抵消)見圖6:
圖6 差壓變送器測量閉口容器的液位
 
解:儀表的量程 ΔP=h×ρ1×9.8=1×800×9.8=7840 Pa
當(dāng)液位*低時,變送器正負(fù)壓室的受力:
P+ =h1×ρ1×9.8=0.5×800×9.8 =3920 Pa
P- = (h1+h)×ρ2×9.8=(1+0.5)×1000×9.8 =14700  Pa
于是儀表的遷移量P為:P=P+-P-=3920-14700=-10780 Pa
因P+< P- ,故為負(fù)遷移。                     
儀表的調(diào)校范圍:-10780 Pa ~(-10780+7840)Pa   即:-10780 Pa ~ -2940 Pa
2、法蘭式液位變送器
法蘭式液位變送器的測量原理與差壓式液位變送器基本相同,遷移量和量程也可以通過上述的公式計算得出,在此不再列出。計算遷移量時不需考慮差壓變送器的安裝位置,只要考慮法蘭式液位變送器毛細(xì)管內(nèi)所充硅油的密度和兩個法蘭中心高度差,見圖7示意圖。
圖7 雙法蘭液位變送器測量液位
 
五、總結(jié)
1、從以上計算實例中可見,一般差壓液位變送器的遷移量與變送的安裝位置有關(guān),只有當(dāng)正負(fù)壓室和導(dǎo)壓管內(nèi)液體的密度相同時,才與安裝位置無關(guān)。
2、一般差壓液位變送器的安裝位置必須低于或相同于*低液位測量點的位置。
3、雙法蘭差壓液位變送器的遷移量與其安裝位置無關(guān)。
4、隨著智能變送器廣泛應(yīng)用,在實際使用中,只要變送器在現(xiàn)場安裝完成,正負(fù)壓側(cè)隔離液填充完畢,變送器通電后就能自動檢測出遷移量,無需人工計算,這時只要按一下變送器的“零點”調(diào)整按鈕,或通過智能變送器手操器遠(yuǎn)程操作就可完成零點遷移,非常方便與快捷。

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