差壓變送器在工業(yè)生產(chǎn)中應用較為廣泛，除了可用于流量、差壓等參數的測量外，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(shí)零點(diǎn)遷移相關(guān)內容。

 

一、差壓變送器測量液位

當采用差壓變送器測量容器液位時(shí)，將差壓變送器的正壓室（也稱(chēng)“+”端）與被測容器下部的取壓點(diǎn)連接，將差壓變送器的負壓室（也稱(chēng)“-”端）與被測容器上部取壓點(diǎn)相連接（取壓點(diǎn)應在容器*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(dòng)差壓變送器為例，當液位H為O時(shí)，差壓變送器輸出的信號應為4 mA，當液位H為*高液位時(shí)，差壓變送器輸出的信號應為20 mA，這是一種比較理想狀態(tài)。從圖1可見(jiàn)，當被測介質(zhì)的密度為ρ，容器中液體以上部分的氣相并不會(huì )凝結成冷凝液，這時(shí)作用于變送器正負壓室的差壓應為：△Р= Hρ。其曲線(xiàn)如圖2所示：

圖2 變送器無(wú)遷移時(shí)的曲線(xiàn)

 

但在實(shí)際應用中往往會(huì )存在以下幾種情況：

1、差壓變送器在現場(chǎng)安裝時(shí)，其正壓室一般很難與*低液位測量點(diǎn)在同一個(gè)水平的位置，這時(shí)在正壓側就會(huì )有一定的靜壓存在。

2、差壓變送器負壓側可能會(huì )有氣相冷凝液或負壓側被測液體產(chǎn)生蒸發(fā)，這時(shí)在負壓側壓力將不會(huì )恒定，因此在差壓變送器的負壓室與取壓點(diǎn)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)入到變送器的正負壓室造成堵塞或腐蝕，往往在差壓變送器的正負壓室與取壓點(diǎn)之間分別加裝隔離罐，隔離罐中填充隔離液。法蘭毛細管式液位變送器實(shí)際也是采用這個(gè)原理，使被測液體不直接接觸變送器。

根據以上種種情況，當*低液位時(shí)，差壓變送器會(huì )存在一定的差壓，這時(shí)我們需要將差壓變送器零點(diǎn)進(jìn)行遷移，以確保測量準確。

 

二、差壓變送器的正負遷移

差壓變送器的零點(diǎn)遷移量分為正遷移與負遷移，在液位零點(diǎn)位置，當正負壓室之間的壓差值P＞0時(shí)，為正遷移；P＜0時(shí)，為負遷移；P＝0時(shí)，無(wú)遷移。差壓變送器正負遷移特性曲線(xiàn)表示如下，見(jiàn)圖3：

曲線(xiàn)1：當*低液位時(shí)P＝0，無(wú)遷移；

曲線(xiàn)2：當*低液位時(shí)P＞0，為正遷移；

曲線(xiàn)3：當*低液位時(shí)P＜0，為負遷移。

圖3 正負遷移特性曲線(xiàn)

 

三、差壓變送器遷移量的計算

下面以差壓變送器的正負壓室與取壓點(diǎn)之間分別裝有隔離罐，并填充隔離液為例來(lái)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(shí)差壓變送器正壓室的壓力為：P+ = Hρ1+ h1ρ2+P0

負壓室的壓力為：P- =h2ρ2 +P0

正負壓室的壓差為：△Р= P+ - P- = Hρ1+h1ρ2 -h2ρ2

P+：正壓室壓力

P-：負壓室壓力

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

在工程設計時(shí)，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(gè)固定壓差，即使液位H值為O時(shí)，這個(gè)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(shí)的液位，即當液位H為O%時(shí)，變送器輸出信號為4mA，當液位H為10O%時(shí)，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(jiàn)圖5：

圖5 固定壓差（h1 -h2）ρ2 的負遷移曲線(xiàn)

 

根據使用場(chǎng)合的不同和工作條件的限制，有時(shí)也需要對差壓變送器作正遷移，特別典型的是當采用差壓變送器測量敞口容器的液位時(shí)，取壓口的位置很難做到與*低液位一致，正常的都應低于*低液位，要想得到與設計一致的液位數值，這時(shí)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(shí)例

*先說(shuō)明一下，差壓式液位計的壓力、差壓計算問(wèn)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(shí)，應乘以98000（因為1 kg/cm2=98000Pa），所以壓力計算可以簡(jiǎn)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，負壓管內的隔離液為水，ρ2＝1000kg/m3，求變送器調校范圍和遷移量？（容器內的工作壓力變送器正負壓室抵消）見(jiàn)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

當液位*低時(shí)，變送器正負壓室的受力：

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- ,故為負遷移。                     

儀表的調校范圍：-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(guò)上述的公式計算得出，在此不再列出。計算遷移量時(shí)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管內所充硅油的密度和兩個(gè)法蘭中心高度差，見(jiàn)圖7示意圖。

圖7 雙法蘭液位變送器測量液位

 

五、總結

1、從以上計算實(shí)例中可見(jiàn)，一般差壓液位變送器的遷移量與變送的安裝位置有關(guān)，只有當正負壓室和導壓管內液體的密度相同時(shí)，才與安裝位置無(wú)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(diǎn)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(wú)關(guān)。

4、隨著(zhù)智能變送器廣泛應用，在實(shí)際使用中，只要變送器在現場(chǎng)安裝完成，正負壓側隔離液填充完畢，變送器通電后就能自動(dòng)檢測出遷移量，無(wú)需人工計算，這時(shí)只要按一下變送器的“零點(diǎn)”調整按鈕，或通過(guò)智能變送器手操器遠程操作就可完成零點(diǎn)遷移，非常方便與快捷。