雙法蘭差壓變送器在不同液位測量中區(qū)別

摘要:針對雙法蘭差壓變送器在開口容器、密閉容器液位測量中，對不同的安裝位置、校驗方法，進行了說明分析。

雙法蘭差壓變送器是一種在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域非常常見的一種熱工測量儀表種類，主要作用于測量液體介質(zhì)的壓力、液位和流量等物理參數(shù)。目前，工業(yè)自動化生產(chǎn)裝置中，雙法蘭差壓變送器的應(yīng)用范圍愈加廣泛，但作為通用型的測量儀表，也經(jīng)常會發(fā)生運行的故障，如果生產(chǎn)中遇到問題，就需要及時地進行故障解決，倘若不能迅速處理，必定會在一定程度上影響操作人員的參數(shù)調(diào)控，生產(chǎn)的無法正常進行，有的嚴重故障甚至會危及人身安全。

1雙法蘭差壓變送器簡介

差壓變送器是測量變送器兩端壓力之差的變送器，輸出標準信號(如4mA～20mA、0V～5V)。差壓變送器與一般的壓力變送器不同的是它們均有2個壓力接口，差壓變送器一般分為正壓端和負壓端，一般情況下，差壓變送器正壓端的壓力應(yīng)大于負壓段壓力才能測量。差壓變送器用于測量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成4mA～20mADC的電流信號輸出。JT－3051DP也可以通過BＲAIN手操器或CENTUMCS/μXL或HAＲT275手操器相互通訊，通過它們進行設(shè)定和監(jiān)控等。

2雙法蘭差壓變送器工作原理

壓力和差壓變送器作為過程控制系統(tǒng)的檢測變換部分，將液體、氣體或蒸汽的差壓(壓力)、流量、液位等工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號(如DC4mA～20mA電流)，作為顯示儀表、運算器和調(diào)節(jié)器的輸入信號，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)檢測和自動控制。

雙法蘭差壓變送器由測量部分和轉(zhuǎn)換放大電路組成，如圖1所示。雙法蘭差壓變送器的測量部分常采用差動電容結(jié)構(gòu)，如圖2。中心可動極板與兩側(cè)固定極板構(gòu)成兩個平面型電容HC和LC?？蓜訕O板與兩側(cè)固定極板形成兩個感壓腔室，介質(zhì)壓力通過兩個腔室中的填充液作用到中心可動極板。一般采用硅油等理想液體作為填充液，被測介質(zhì)大多為氣體或液體。隔離膜片的作用既傳遞壓力，又避免電容極板受損。

 

當正負壓力(差壓)由正負壓導(dǎo)壓口加到膜盒兩邊的隔離膜片上時，通過腔室內(nèi)硅油液體傳遞到中心測量膜片上，中心感壓膜片產(chǎn)生位移，使可動極板和左右兩個極板之間的間距不相對，形成差動電容，若不考慮邊緣電場影響，該差動電容可看作平板電容。差動電容的相對變化值與被測壓力成正比，與填充液的介電常數(shù)無關(guān)，從原理上消除了介電常數(shù)的變化給測量帶來的誤差。

差壓變送器是測量變送器兩端壓力之差的變送器。所測量的結(jié)果是壓力差，差壓變送器與一般的壓力變送器不同的是它們均有2個壓力接口，差壓變送器一般分為正壓端和負壓端，一般情況下，差壓變送器正壓端的壓力應(yīng)大于負壓段壓力才能測量。測量介質(zhì)正負兩端的壓力差，轉(zhuǎn)化成可以反應(yīng)壓力差的標準電流信號(4mA～20mA)。

3液位測量

3．1變送器安裝在開口容器液位測量中

如圖3所示，高壓室法蘭與容器低端法蘭相接，而低壓室法蘭安裝在與高壓室法蘭同一水平線上的大氣中。

那么變送器量程為:L=H·p1

零點遷移量為:A=h1·p1

最低測量液位時，作用于變送器上的等效靜壓差為:P1=h1·p1=A

最高測量液位時，作用于變送器上的等效靜壓差為:P2=(H+h1)·p1=H+p1+A

式中:H———最低測量液位到最高測量液位之間的高度;h1———最低測量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度;p1———被測液體介質(zhì)的比重。

變送器校驗范圍為:P=△P1～△P2=A～H·p1+A

3．2變送器安裝在密閉容器液位測量中

如圖4所示，高壓室法蘭與容器高端法蘭相接，而低壓室法蘭與容器低端法蘭相接。

那么變送器量程為:L=H·p1

零點遷移量為:A=h3·p2－h1·p1

最低測量液位時，作用于變送器上的等效靜壓差為:△P1=h3·p2－h1·p1=A

最高測量液位時，作用于變送器上的等效靜壓差為:P2=h3·p2－h1·p1－H·p1=A－H·p1

式中:H3———容器高低端法蘭中心線之間的高度。變送器校驗范圍為:P=△P1～△P2=A～A－H·p1

雙法蘭差壓變送器所測量的結(jié)果是壓強差，即△P=ρg△h。而由于罐往往是圓柱形，其截面圓的面積S是不變的，那么，重力G=△P·S=ρg△h·S，S不變，G與△P成正比關(guān)系。即只要正確地檢測出△P值，與高度△h成反比，在溫度變化時，雖然液體體積膨脹或縮小，實際液位升高或降低，所檢測到的壓力始終是保持不變的。如果生產(chǎn)現(xiàn)場需要顯示實際液位，也可以引入介質(zhì)溫度補償予以解決。

4變送器校驗方法

4．1常規(guī)式雙法蘭差壓變送器的校驗方法

先將阻尼調(diào)至零狀態(tài)，先調(diào)零點，然后加滿度壓力調(diào)滿量程，使輸出為20mA，在現(xiàn)場調(diào)校講的是快，在此介紹零點、量程的快速調(diào)校法。調(diào)零點時對滿度幾乎沒有影響，但調(diào)滿度時對零點有影響，在不帶遷移時其影響約為量程調(diào)整量的1/5，即量程向上調(diào)整1mA，零點將向上移動約0．2mA，反之亦然。例如:輸入滿量程壓力為100kPa，該讀數(shù)為19．900mA，調(diào)量程電位器使輸出為19．900+(20．000－19．900)×1．25=20．025mA。量程增加0．125mA，則零點增加1/5×0．125=0．025．調(diào)零點電位器使輸出為20．000mA。零點和滿量程調(diào)校正常后，再檢查中間各刻度，看其是否超差，必要時進行微調(diào)。然后進行遷移、線性、阻尼的調(diào)整工作。

4．2智能差壓變送器的校準

用上述的常規(guī)方法對智能變送器進行校準是不行的，因為這是由HAＲT變送器結(jié)構(gòu)原理所決定了。因為智能變送器在輸入壓力源和產(chǎn)生的4mA～20mA電流信號之間，除機械、電路外，還有微處理芯片對輸入數(shù)據(jù)的運算工作，因此調(diào)校與常規(guī)方法有所區(qū)別。實際上廠家對智能變送器的校準也是有說明的，如EJA的變送器，對校準就有:“設(shè)定量程”、“重定量程”、“微調(diào)”之分。其中“設(shè)定量程”操作主要是通過LＲV、UＲV的數(shù)字設(shè)定來完成配置工作，而"重定量程"操作則要求將變送器連接到標準壓力源上，通過一系列指令引導(dǎo)，由變送器直接感應(yīng)實際壓力并對數(shù)值進行設(shè)置。而量程的初始、最終設(shè)置直接取決于真實的壓力輸入值。但要看到盡管變送器的模擬輸出與所用的輸入值關(guān)系正確，但過程值的數(shù)字讀數(shù)顯示的數(shù)值會略有不同，這可通過微調(diào)項來進行校準。由于各部分既要單獨調(diào)校又必需要聯(lián)調(diào)，因此實際校準時可按以下步驟進行:

(1)先做一次4mA～20mA微調(diào)，用以校正變送器內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換器，由于其不涉及傳感部件，無需外部壓力信號源。

(2)再做一次全程微調(diào)，使4mA～20mA、數(shù)字讀數(shù)與實際施加的壓力信號相吻合，因此需要壓力信號源。

(3)最后做重定量程，通過調(diào)整使模擬輸出4mA～20mA與外加的壓力信號源相吻合，其作用與變送器外殼上的調(diào)零(Z)、調(diào)量程(Ｒ)開關(guān)的作用完全相同。

5結(jié)束語

以上對雙法蘭變送器介紹的安裝位置、校驗分析現(xiàn)場使用的方法。