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    物位测量↓仪表系列五:差压液位变送☉器零点迁移

    2020-03-18 倪彬洲
    差压变送☉器在工▲业↘生产中应用较为广泛 ,除了可用于流量、差压等参数的测量外 ,还常用差压变送☉器测量容☉器的液位。下面谈谈差压变送☉器测量液位时零点迁移相关内容。


    一、差压变送☉器测量液位
    当采用差压变送☉器测量容☉器液位时 ,将差压变送☉器的正压室(也称“+”端)与被测容☉器下部的取▓压点连接 ,将差压变送☉器的负压室(也称“-”端)与被测容☉器上  部取▓压点相连接(取▓压点应在容☉器最高液位上  部的气相部分) ,如图1所示:
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    以电动差压变送☉器为例 ,当液位H为O时 ,差压变送☉器输出的信号应为4 mA ,当液位H为最高液位时 ,差压变送☉器输出的信号应为20 mA ,这是一种比较理想状态。从图1可见 ,当被测介质的密度为ρ ,容☉器中液体以上  部分的气相并不会凝结成冷凝液 ,这时作用于变送☉器正负压室的差压应为:△Р= Hρ。其曲线如图2所示:
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    但在实际应用中往往会存在以下几种情况:
    1、差压变送☉器在现场安装时 ,其正压室一般很难与最低液位测量点在同一个水平的位置 ,这时在正压侧就会有一定的静压存在。
    2、差压变送☉器负压侧可能〓会有气相冷凝液或负压侧被测液体产生蒸发 ,这时在负压侧压力将不会恒定 ,因 此在差压变送☉器的负压室与取▓压点之间加▆装隔离罐 ,隔离罐中填充隔离液。
    3、为了防止被测液体或气体进入到变送☉器的正负压室造成堵塞或腐蚀 ,往往在差压变送☉器的正负压室与取▓压点之间分别加▆装隔离罐 ,隔离罐中填充隔离液。法兰毛细管式液位变送☉器实际也是采用这个原理 ,使被测液体不直接接触变送☉器。
    根据以上  种种情况 ,当最低液位时 ,差压变送☉器会存在一定的差压 ,这时我们需要将差压变送☉器零点进行迁移 ,以确保测量准确。

    二、差压变送☉器的正负迁移
    差压变送☉器的零点迁移量分为正迁移与负迁移 ,在液位零点位置 ,当正负压室之间的压差值P>0时 ,为正迁移;P<0时 ,为负迁移;P=0时 ,无迁移。差压变送☉器正负迁移特性曲线表示如下 ,见图3:
    曲线1:当最低液位时P=0 ,无迁移;
    曲线2:当最低液位时P>0 ,为正迁移;
    曲线3:当最低液位时P<0 ,为负迁移。
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    三、差压变送☉器迁移量的计算︻
    下面以差压变送☉器的正负压室与取▓压点之间分别装有隔离罐 ,并填充隔离液为例来计算︻迁移量。如图4所示:
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    假设◢隔离液的重度为ρ2 (ρ2 1,并且隔离液不能〓与被测液体发生互溶)。
    这时差压变送☉器正压室的压力为:P+ = Hρ1+ h1ρ2+P0
    负压室的压力为:P- =h2ρ2 +P0
    正负压室的压差为:△Р= P+ - P- = Hρ1+h1ρ2 -h2ρ2
    P+:正压室压力
    P-:负压室压力
    Po:容☉器中气相压力
    H:被测液位高度
    h1:最低液位到变送☉器的高度
    h2:最高液位到变送☉器的高度
    ρ1:被测介质的密度
    ρ2:隔离液的密度
    在工▲程设◢计时 ,我们一旦确定了容☉器的上  下部取▓压口的位置№和隔离液的重度后 ,式中的h1ρ2 - h2ρ2就是一个固定压差 ,即使液位H值为O时 ,这个压差也存在。为了变送☉器的输出信号不受固定压差的影响 ,能〓够反映真实的液位 ,即当液位H为O%时 ,变送☉器输出信号为4mA ,当液位H为10O%时 ,变送☉器输出信号为20mA ,因 此必须对变送☉器在量程不变的情况下改变变送☉器的上  下限 ,即进行迁移 ,在本案例中为负迁移 ,迁移量为固定压差h1ρ2- h2ρ2。(液位的单位通常用百分比表示)见图5:
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    根据使用场合的不同№和工▲作条件的限制 ,有时也需要对差压变送☉器作正迁移 ,特别典型的是当采用差压变送☉器测量敞口容☉器的液位时 ,取▓压口的位置很难做到与最低液位一致 ,正常的都应低于最低液位 ,要想得到与设◢计一致的液位数值 ,这时需要对变送☉器作正迁移。

    四、差压变送☉器的量程№和迁移量计算︻实例
    首先说明一下 ,差压式液位计的压力、差压计算︻问题。如液位高度H单位采用米(m),密度ρ单位采用kg/m3 ,则压力P=H*ρ/10000,单位为kg/cm2 ,将其单位换算︻为Pa时 ,应乘以98000(因 为1 kg/cm2=98000Pa) ,所以压力计算︻可以简化为:P= H*ρ*9.8 ,其单位为Pa。
    1、差压液位变送☉器
    用差压变送☉器测量闭口容☉器的液位 ,已知h=1.0m,h1=0.5m,被测介质的密度ρ1=800kg/m3 ,负压管内的隔离液为水 ,ρ2=1000kg/m3 ,求变送☉器调校范围№和迁移量?(容☉器内的工▲作压力变送☉器正负压室抵消)见图6:
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    解:↓仪表的量程 ΔP=h×ρ1×9.8=1×800×9.8=7840 Pa
    当液位最低时 ,变送☉器正负压室的受力:
    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↓仪表的迁移量P为:P=P+-P-=3920-14700=-10780 Pa
    因 P+< P- ,故为负迁移。                     
    ↓仪表的调校范围:                                -10780 Pa ~(-10780+7840)Pa   即:-10780 Pa ~ -2940 Pa
    2、法兰式液位变送☉器
    法兰式液位变送☉器的测量原理与差压式液位变送☉器基本相同 ,迁移量№和量程也可以通过上  述的公式计算︻得出 ,在此不再列出。计算︻迁移量时不需考虑差压变送☉器的安装位置 ,只要考虑法兰式液位变送☉器毛细管内所充硅油的密度№和两个法兰中心高度差 ,见图7示意图。
             

    五、总结
    1、从以上  计算︻实例中可见 ,一般差压液位变送☉器的迁移量与变送的安装位置有关 ,只有当正负压室№和导压管内液体的密度相同时 ,才与安装位置无关。
    2、一般差压液位变送☉器的安装位置必须低于或相同于最低液位测量点的位置。
    3、双法兰差压液位变送☉器的迁移量与其安装位置无关。
    4、随着智能〓变送☉器广泛应用 ,在实际使用中 ,只要变送☉器在现场安装完成 ,正负压侧隔离液填充完毕 ,变送☉器通电后就能〓自动检测出迁移量 ,无需人工▲计算︻ ,这时只要按一下变送☉器的“零点”调整按钮 ,或通过智能〓变送☉器手操☉器远程操作就可完成零点迁移 ,非常方便与快捷。


    本文属于原创 ,如需转载请联系原作者。

    作者简介
    邱老师 ,自控学堂创办人 ,教授级高级工▲程师 ,从事自控工▲程设◢计30余年 ,先后承担了几十个大中型工▲程项目的设◢计、施工▲安装指导、调试开车及新技术开发等工▲作 ,是国家科技进步一等奖获得者 ,获国务院特殊津贴、行业↘工▲程设◢计大师等荣誉称号 ,国家科技奖评审专家。

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