差壓液位變送器零點遷移

差壓變送器在工業生產中應（yīng）用較（jiào）為廣泛，除（chú）了可用於（yú）流（liú）量、差壓等參數的測量（liàng）外，還常用差壓變送器測量容器的液位。下麵談談差（chà）壓變送器測量液位時零點遷移相關內容。

 

一、差壓變送器（qì）測量液位

當采用差壓變送器測量容器液位（wèi）時，將差壓變（biàn）送器的正（zhèng）壓室（也稱“+”端（duān））與被測容器下部的取壓點連接，將差壓變送器的負壓室（也稱“-”端）與被測容（róng）器上部（bù）取壓點相連接（取壓點應在容器*高液位上部的氣相部分），如圖（tú）1所示：

圖1 差壓計測（cè）量液位（wèi）

 

以電動差壓變送器為例，當液位H為O時，差壓變送（sòng）器輸出的信號應為4 mA，當液位H為*高液（yè）位時，差（chà）壓變送器輸出的信號應為20 mA，這是（shì）一種比較理想狀態。從圖1可見，當被測介質的密度為ρ，容器中液（yè）體以上部分的氣相並（bìng）不會凝結成冷凝液，這時作用於變送器正負壓室的差壓應為：△Р= Hρ。其曲線（xiàn）如（rú）圖2所示：

圖2 變送器無遷移（yí）時的曲線

 

但在實際應用中往往會存在以下幾種情況：

1、差（chà）壓變送器在現場（chǎng）安裝時（shí），其正壓室一般很難與*低液位測量點在同一（yī）個水平的（de）位（wèi）置（zhì），這時在正壓側就會有一定的靜壓存在。

2、差壓變送器負壓側可能會有氣相冷凝液或負壓側被（bèi）測（cè）液體產生（shēng）蒸發，這時在負壓側壓力將不會（huì）恒定，因此在差壓變送器的負壓（yā）室與（yǔ）取壓點之（zhī）間加裝隔離罐，隔離罐中填充隔（gé）離（lí）液。

3、為了防止被測液體或氣體進入到變送器的正負壓室（shì）造成堵塞或腐蝕，往往在差壓變送器的正負壓室與取壓點之間分別加裝隔離罐，隔離罐中填充隔離液。法蘭毛細管式液位變送器實際也是采用這（zhè）個原理，使被測液體不直接接觸變送（sòng）器。

根據以上種（zhǒng）種情況，當*低液位時（shí），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行遷移，以（yǐ）確保測量準確。

 

二、差壓變送器的正（zhèng）負遷移

差壓變送器的零點遷移量分為正遷移與負遷移，在液位（wèi）零點位置（zhì），當正負壓室之（zhī）間的壓差值P＞0時，為正遷移；P＜0時，為負遷移；P＝0時，無遷移。差壓（yā）變送器正負遷（qiān）移特性曲線表示如（rú）下，見圖3：

曲（qǔ）線1：當（dāng）*低液（yè）位（wèi）時（shí）P＝0，無遷移；

曲線2：當*低液位時P＞0，為正遷移；

曲線3：當*低（dī）液位時P＜0，為負遷移。

圖3 正負遷移特性曲線

 

三、差壓變（biàn）送器遷（qiān）移量的計算

下麵（miàn）以差壓變送器的正負壓室與取壓點之間分別裝有隔離罐，並填充隔離液（yè）為例來計算遷移量。如圖4所示：

圖4 帶隔離罐（guàn）差壓變送器測量液位示意圖（tú）

 

假設隔離液的重度為ρ2 （ρ2 >ρ1,並且（qiě）隔離液不能與被測液體發生互溶）。

這時差壓變送器正壓室（shì）的（de）壓力為（wéi）：P+ = Hρ1+ h1ρ2+P0

負壓室（shì）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（yā）力

Po：容器中氣相壓力

H：被測液（yè）位（wèi）高度

h1：*低液位到變送（sòng）器的高度

h2：*高液位到變送器的高度

ρ1：被測介質的密度

ρ2：隔（gé）離液的密度（dù）

在工程設計時，我們一旦（dàn）確定（dìng）了容器的上（shàng）下部取壓口的位置和隔（gé）離液的重度後，式中的h1ρ2 - h2ρ2就是一個固定壓（yā）差，即使液位H值為O時，這（zhè）個壓差也存在。為了變送（sòng）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，變（biàn）送器輸出信號為4mA，當液位H為10O%時，變送器輸出信號為20mA，因此必須對變送器在（zài）量程不變的情況下改變變送器的上下限，即進行遷（qiān）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（yòng）百分比表示）見圖5：

圖5 固定（dìng）壓差（h1 -h2）ρ2 的負遷（qiān）移曲線

 

根據使用場合的不同和工（gōng）作條件的限製，有時也需要對差壓變送器作正遷移，特別典型的是當采用（yòng）差壓變送器測量敞口容（róng）器的液（yè）位（wèi）時，取壓口的（de）位置很難做（zuò）到與*低液位一致，正（zhèng）常（cháng）的都應低於*低液位，要想得到與設計一致的液位（wèi）數值，這時（shí）需（xū）要對變（biàn）送器作正（zhèng）遷移。

 

四、差壓變送器的量程和（hé）遷移量計算實例

*先說明一下，差壓式液位計的（de）壓力、差壓計（jì）算問題。如液位高度H單位采用米（mǐ）（m）,密度（dù）ρ單位采用kg/m3，則壓力（lì）P=H*ρ/10000,單位為kg/cm2，將其單位換算為Pa時，應乘以98000（因為（wéi）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（yā）液位變送器

用差壓變送器測（cè）量閉口容器的液位，已知h＝1.0m,h1＝0.5m,被測介質的密度ρ1＝800kg/m3，負壓管內（nèi）的隔（gé）離（lí）液為水，ρ2＝1000kg/m3，求變送器調校範圍和遷移量？（容器內的工作（zuò）壓力變送器正負（fù）壓室抵（dǐ）消）見圖6：

圖6 差（chà）壓變送器測（cè）量閉口容器的液位（wèi）

 

解：儀表的量程 ΔP＝h×ρ1×9.8＝1×800×9.8＝7840 Pa

當液位*低時，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

於是儀（yí）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（diào）校範圍：-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（de）測量原理與差（chà）壓式液位變（biàn）送器基本相同，遷移（yí）量和量程也可以通過上述的公式計（jì）算得出，在此不再列出（chū）。計算遷移量時不需考慮差壓變送器的安（ān）裝位置，隻要考慮法蘭式液位變送器毛（máo）細管內所充（chōng）矽油（yóu）的密度和兩個法蘭中（zhōng）心高度差，見圖7示意圖。

圖7 雙法（fǎ）蘭液（yè）位變送器測量液位

 

五、總結

1、從以上計算實例中（zhōng）可見（jiàn），一般差壓液位變送器的遷移量與變（biàn）送的安裝位置有關，隻有當正負壓室和導壓管內液體的密度相同（tóng）時，才與安裝位置無關。

2、一般差壓液位變送器的安裝位置必須低於或相同於*低液（yè）位測量點的位置。

3、雙法蘭（lán）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（biàn）送器廣泛應用，在實際使用中，隻要變送器在現場安裝完成，正負壓側隔離液填充完畢，變送器通電後就能自動檢測出（chū）遷移量，無需人工計算，這時隻要（yào）按一下變（biàn）送器（qì）的“零點”調（diào）整按鈕，或通過智能變送器手操（cāo）器遠程操作就（jiù）可完成零點遷（qiān）移，非常（cháng）方便與快捷。