差壓變送器在液位測量中的運(yùn)用

摘要:差壓變送器是用于采集熱工信號的一種重要的測量元件,，測量時，應(yīng)注意取祥點(diǎn)處的水位不會受其他設(shè)備的影響,。當(dāng)差壓變送器測量容器液位時,，不論變送器的高,、低壓側(cè)如何與導(dǎo)壓管的高、低壓側(cè)連接,，必須根據(jù)連接情況對變送器零點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置,。當(dāng)變送器的安裝位置與容器最低液位不在同一水平面上，為了能夠正確指示液位的高度,，差壓變送器必須做一些技術(shù)處理,，即遷移。遷移分為無遷移,、負(fù)遷移和正遷移,。
       差壓變送器是用于采集熱工信號的一種重要的測量元件,，主要用于液位,、流量,、壓力等信號的采集,、轉(zhuǎn)換,。在工業(yè)自動化生產(chǎn)裝置中,，差壓變送器的應(yīng)用范圍越來越廣泛,，生產(chǎn)中遇到的問題若不能迅速解決,，就在一定程度上影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行,，甚至危及安全,。下面我們重點(diǎn)探討差壓變送器在液位測量中的運(yùn)用,。
差壓變送器的工作原理
       差壓變送器通常用于測量密閉容器內(nèi)的液位，.利用液體自身重力產(chǎn)生的壓力差來測量容器內(nèi)液體的液位(如圖1)。其高壓側(cè)測量管(位于圖上方)由于蒸汽凝結(jié),，始終處于充滿水狀態(tài),，保持壓力恒定，而低壓側(cè)測量管(位于圖下方)與容器組成聯(lián)通器,，其壓力隨容器內(nèi)液位的變化成線性變化,。

       設(shè)△P為變送器接收到的差壓信號，P0為容器內(nèi)部壓力,，P+為變送器正壓側(cè)壓力,，P-為變送器負(fù)壓側(cè)壓力;ρ為容器內(nèi)液體的密度;g為重力加速.度;h1為工藝零點(diǎn)到容器上部取壓口的高度:h2為容器工藝液位;h為變送器到工藝液位零點(diǎn)的高度。則有:
P+=P0+ρghl+ρgh
P-=P0+Pgh2+ρgh
△P=P+-P-=ρgh1一ρgh2
       當(dāng)液面由h2=0變化為h2=h1時,，差壓變送器所測得的差壓由最大值變?yōu)椤鱌=0,通過設(shè)置變送器，輸出電流由4mA變?yōu)?0m,。
2差壓變送器的安裝要求
       要做到正確測量液位,，除對差壓變送器進(jìn)行正確選擇和校驗(yàn)外，還必須注意整個系統(tǒng)的安裝符合要求,。變送器的示值有時并不能反映被測介質(zhì)的實(shí)際參數(shù),，因?yàn)闇y量系統(tǒng)本身會產(chǎn)生誤差。系統(tǒng)安裝要求包括:取壓口的開口位置,、連接導(dǎo)管的合理鋪設(shè)和變送器的安裝位置等,。
       首先,，取壓口應(yīng)處于流體流動平穩(wěn)和無渦流的區(qū)域,，在工藝上應(yīng)能保證測得所要選取的工藝參數(shù),。比如用差壓變送器測量鍋爐汽包水位時,，汽包實(shí)際水位在汽包軸向和徑向.上的分布是不同的，一般在軸向,，中間水位高，兩側(cè)水位低;沿徑向,，下降管較密的一側(cè)較高,。某發(fā)電廠汽輪機(jī)凝汽器液位變送器由于測量點(diǎn)取點(diǎn)位置接近凝結(jié)泵入口，在凝結(jié)泵運(yùn)行時造成取點(diǎn)位置處水面的下陷,，從而導(dǎo)致變送器示值明顯偏低,，后將測量筒的位置移至距凝結(jié)泵入口較遠(yuǎn)處，凝汽器水位變送器與就地實(shí)際水位指示一致,，保證了凝汽器安全,、穩(wěn)定運(yùn)行。
       其次,，測量液位時，差壓變送器測量的差壓值相對較小,，一般在幾個kPa到100kPa之間,，因此整個測量系統(tǒng)對測量精度有很大影響。如圖1所示,，在安裝導(dǎo)壓管時,，導(dǎo)壓管的水平段應(yīng)有一定的斜度，而且傾斜度盡可能大一點(diǎn),，避免在導(dǎo)壓管內(nèi)部積存液體,，致使測量不準(zhǔn)，在變送器量程很小的情況下,，會造成變送器輸出的波動,。此外，變送器投運(yùn)時,，應(yīng)盡量排空導(dǎo)壓管液柱內(nèi)的氣泡，這些積存的氣體會影響測量的精度,。還可以考慮在導(dǎo)壓管的.上部拐彎最高處安置排氣裝置,。
3變送器零位的設(shè)置
       差壓變送器測量液位時，零位的設(shè)置是非常重要的環(huán)節(jié),。當(dāng)變送器的高壓(H)側(cè),、低壓(L)側(cè)與就地測量簡的高壓側(cè)、低壓側(cè)連接--致時,，高壓側(cè)導(dǎo)壓管始終處于充滿水狀態(tài),，變送器高壓端測得壓力為P+kPa，變送器的低壓側(cè)與低壓側(cè)導(dǎo)壓管相連,，測得壓力為P-kPa,，則變送器測得實(shí)際差壓為(P+-P-)kPa,。容器液位最低時,，差壓值最大,對應(yīng)于變送器內(nèi)部設(shè)置LRV，也就是變送器的零位,，此時變送器輸出電流4mA，容器液位最高時,，差壓值為0,，對應(yīng)于變送器內(nèi)部設(shè)置URV，也就是變送器的滿度，此時變送器輸出電流20mA,。
當(dāng)變送器的高壓(H)側(cè),、低壓(L)側(cè)與就地測量簡的高壓側(cè)、低壓側(cè)連接相反時,，需要對變送器內(nèi)部設(shè)置進(jìn)行修改:即將變送器的LRV設(shè)置為(P--P+)kPa(這個差值為負(fù)數(shù)),，也就是說，無論變送器與導(dǎo)壓管怎樣連接,，變送器的滿度對應(yīng)于測量容器的滿水位,，差壓始終為0,，即變送器的滿度URV為0kPa,輸出電流20mA,。當(dāng)變送器的高壓側(cè)與導(dǎo)壓管高壓側(cè)相連時,，變送器零位LRV設(shè)置為最大差壓值,，當(dāng)變送器的高壓側(cè)與導(dǎo)壓管低壓側(cè)相連時，變送器零位LRV設(shè)置為最大差壓值的負(fù)數(shù),。
4變送器零位的遷移
       差壓變送器測量液位時，如果差壓變送器的正,、負(fù)壓室與容器的取壓點(diǎn)處在同一水平面上,，就不需要遷移。而在實(shí)際應(yīng)用中,，出于對設(shè)備安裝位置和便于維護(hù)等方面的考慮,，變送器不一定都能與取壓點(diǎn)在同一水平面上;又如被測介質(zhì)是強(qiáng)腐蝕性或重粘度的液體，不能直接把介質(zhì)引入變送器,，必須安裝隔離液罐,，用隔離液來傳遞壓力信號，以防變送器被腐蝕,。這時就要考慮介質(zhì)和隔離液的液柱對變送器測量值的影響,。當(dāng)變送器的安裝位置往往與最低液位不在同--水平面上,，為了能夠正確指示液位的高度,，差壓變送器必須做一些技術(shù)處理，即遷移,。遷移分為無遷移、負(fù)遷移和正遷移,。
所謂變送器的“遷移”,，是將變送器在量程不變的情況下,，將測量范圍移動。通常將測量起點(diǎn)移到參考點(diǎn)“0”以下的,，稱為負(fù)遷移;將測量起點(diǎn)移到參考點(diǎn)“0”以上的,，稱為正遷移。以一臺30kPa量程的差壓 變送器為例,，無遷移量時測量范圍為0~30kPa,，正遷移100%.時測量范圍為30~60kPa,，負(fù)遷移100%時測量范圍為一30~0kPa,，負(fù)遷移50%時測量范圍為-15~+15kPa.
       實(shí)際操作時先確定差壓變送器的量程，校準(zhǔn)后使用遷移螺釘將測量起始點(diǎn)或滿程輸出調(diào)整到相應(yīng)位置或用手操器將遷移量直接輸入,。例如:需測量-30~0kPa的差壓，則量程為30kPa,，校驗(yàn)變送器時,，負(fù)壓室加壓30kPa，調(diào)整差壓變送器零點(diǎn)旋鈕,，使其輸出為4mA:之后,，負(fù)壓室不加壓，調(diào)整差壓變送器量程旋鈕,，直至輸出為20mA,，如果用手操器的話，將變送器的LRV設(shè)置為-30kPa,URV設(shè)置為0kPa.
       差壓變送器的測量范圍等于量程和遷移量之和,，即測量范圍=量程范圍+遷移量,。所以，正,、負(fù)遷移的實(shí)質(zhì)是改變差壓變送器量程的上,、下限值，而量程的大小不變,。根據(jù)差壓變送器測量液位正,、負(fù)遷移的原理，在實(shí)際應(yīng)用中,，就可以根據(jù)儀表的使用條件,、生產(chǎn)裝置的工藝情況和周圍環(huán)境等，對液位的測量方法進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn),。
5結(jié)語
       現(xiàn)在常用的變送器主要有電容式壓力變送器,，其測量精度高、調(diào)試簡單,，變送器本身出現(xiàn)故障的可能極小,，當(dāng)工作一個時期后,，如果出現(xiàn)指示偏差較大，甚至不能正常指示的問題,，原因主要有高,、低壓側(cè)導(dǎo)壓管或三閥組堵塞或泄漏，遷移量改變,，零位漂移，隔離液流失等,，或者變送器在負(fù)壓環(huán)境中工作,，變送器測量回路密封不好，外界氣體進(jìn)入測量管路,。當(dāng)差壓變送器輸出顯示值出現(xiàn)偏大或偏小時,，可將導(dǎo)壓管從三閥組件處斷開，讓負(fù)壓側(cè)通大氣,，用手壓泵將差壓信號送至變送器的正壓側(cè),，觀察變送器的輸出是否正確，即輸出電流在4~20mA,，誤差不超過0.8mA,，如果變送器輸出正確，則可判斷是導(dǎo)壓管路出現(xiàn)了堵塞或是泄漏,。