差壓變送器在液位測量中的運用

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。下面我們重點探討差壓變送器在液位測量中的運用。
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)的實際參數(shù)，因為測量系統(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取點位置接近凝結(jié)泵入口，在凝結(jié)泵運行時造成取點位置處水面的下陷，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際水位指示一致，保證了凝汽器安全、穩(wěn)定運行。
       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，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處在同一水平面上，就不需要遷移。而在實際應(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。通常將測量起點移到參考點“0”以下的，稱為負(fù)遷移;將測量起點移到參考點“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，校驗變送器時，負(fù)壓室加壓30kPa，調(diào)整差壓變送器零點旋鈕，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。