在高加液位測(cè)量中如何正確地應(yīng)用雙法蘭差壓變送器

雙法蘭液位變送器是一種通過(guò)安裝在管道或容器上的遠(yuǎn)傳裝置來(lái)感受被測(cè)壓力，該壓力經(jīng)毛細(xì)管內(nèi)的灌充硅油（或其它的液體）傳遞至變送器的主體，然后由變送器主體內(nèi)的δ室和放大線路板，將壓力或差壓轉(zhuǎn)換4～20mA.DC信號(hào)輸出（參見結(jié)構(gòu)原理圖）。特別適用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽壓力，并將其轉(zhuǎn)變成4～20mADC的電流信號(hào)輸出。雙法蘭液位變送器的差壓變送器與智能放大板組合，可構(gòu)成智能遠(yuǎn)傳壓力、差壓變送器，與符合HART協(xié)議的手操器配合,可以相互通訊，進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控。為了適應(yīng)不同的安裝需求，本系列變送器具有多種形式的遠(yuǎn)傳裝置供用戶選擇，變送器的主體結(jié)構(gòu)與差壓相同。

雙法蘭差壓變送器結(jié)構(gòu)原理圖

一、雙法蘭差壓變送器原理說(shuō)明

法蘭變送器是在普通的變送器基礎(chǔ)上增加了一個(gè)遠(yuǎn)程密封裝置構(gòu)成的．所以也叫遠(yuǎn)傳式變送器或隔膜密封式變送 遠(yuǎn)程密封裝置由法蘭膜盒、毛細(xì)管和細(xì)管內(nèi)的填充液三部分組成 工作時(shí)．被測(cè)介質(zhì)作用在法蘭膜盒的隔離膜片上．使膜片產(chǎn)生變形然后通過(guò)毛細(xì)管內(nèi)的填充液．將壓力傳到變送器的敏感元件，經(jīng)轉(zhuǎn)換．儀表便輸出相應(yīng)的信號(hào)。以下情況需要用到法蘭變送器：過(guò)程溫度超出變送器的正常工作范圍，而且不能用導(dǎo)壓管把溫度調(diào)節(jié)至極限范圍內(nèi)：過(guò)程具有腐蝕性．需要頻繁更換變送器或使用特殊結(jié)構(gòu)材料：過(guò)程中含有懸浮固體顆?；蛘呔哂姓硿裕赡軙?huì)堵塞導(dǎo)壓管：要求使用衛(wèi)生連接件：要求能夠輕松清洗連接件位置，以避免批次間的污染：參考液柱不穩(wěn)定．需要更換濕／干柱以減少維護(hù)工作．或需要重新灌充／排干：需要測(cè)量密度或界面：變送器或?qū)汗苤械倪^(guò)程介質(zhì)可能凍結(jié)或凝固雙法蘭差壓變送器測(cè)量液位的原理和普通差壓變送器測(cè)量液位的原理是一樣的．所不同的是引壓方式 容器中的液體或物料受重力的作用．會(huì)對(duì)容器底部或側(cè)壁產(chǎn)生一定的靜壓力P 當(dāng)液體或物料的密度均勻時(shí)．此靜壓力與液體的高度 成正比．使用變送器測(cè)出容器底部的靜壓力．就可知道液位高度。

二、安裝與調(diào)試步驟
雙法蘭液位變送器的正確規(guī)范安裝以及與安裝方式對(duì)應(yīng)量程、上限、下限的計(jì)算和設(shè)置決定了液位測(cè)量的正確性和準(zhǔn)確性 根據(jù)雙法蘭變送器的特點(diǎn)．對(duì)變送器位于兩個(gè)法蘭中間、下部法蘭下方和上部法蘭上方等3種安裝以及安裝方式對(duì)應(yīng)的參數(shù)計(jì)算和設(shè)置方法進(jìn)行比較分析。
2．1變送器安裝在兩個(gè)法蘭中問(wèn)
差壓變送器安裝高度在兩個(gè)法蘭中間．變送器的
正壓測(cè)接下部法蘭．負(fù)壓側(cè)接上部法蘭．這種安裝方式符合工作人員的習(xí)慣及常識(shí)．如圖1所示。

h為高加內(nèi)的上部法蘭和下部法蘭之間的距離：
h 為變送器負(fù)壓側(cè)和高加上部法蘭之間的高度；h 為變送器正壓側(cè)和高加下部法蘭之間的高度；Pn為設(shè)計(jì)工況下高加內(nèi)的壓力；p水為設(shè)計(jì)工況下高加內(nèi)水的密度；P 為毛細(xì)管內(nèi)所充介質(zhì)的密度。在高加內(nèi)水的高度為日時(shí)．其變送器正壓測(cè)所受的壓力為：= P0+p水gH-p~gh2
變送器負(fù)壓側(cè)所受的壓力為：
P_=Po+p~gh2
所以．變送器正負(fù)壓側(cè)的差壓：
AP=P+-P_ 水gH-p~gh2-p#gh2=p,gH-p水
當(dāng)液面最低H=O時(shí)，△Pl=_p介gh；當(dāng)液面最高H=h
時(shí)，△ =_p水 介g^。
所以變送器要做負(fù)遷移。遷移量：
A=-p~gh
所以變送器需要校驗(yàn)的量程為：
L=AP2-API=p．gh
利用手操器將變送器的零點(diǎn)設(shè)置為_p介 ，滿點(diǎn)設(shè)置為p．gh-p#gh，其對(duì)應(yīng)輸出為4-20mADC。
2．2變送器安裝在兩個(gè)法蘭下方
變送器位于下部法蘭下面．和圖1一樣使用常用的高壓側(cè)接下面、負(fù)壓側(cè)接上面的引壓方式，變送器的布置和常規(guī)電廠高加液位測(cè)量以及常見密閉容器測(cè)量液位一樣．如圖2所示 這種安裝方式一般需要把變送器布置于容器所在平臺(tái)的下一層變送器正壓側(cè)所受的壓力為：
P+=Po+p~gH+p介g^2
變送器負(fù)壓側(cè)所受的壓力為：
P+=Po+pegh2
所以，變送器正負(fù)壓側(cè)的差壓：
AP=P+一P_=p,gH-p~gh2-p#gh2=p．gH-pagh
當(dāng)液面最低H=0時(shí)，△P1=_p介gh；當(dāng)液面最高H=h時(shí)，AP2=-p．gh-p~gh。
所以變送器要做負(fù)遷移．遷移量：
A=-p~gh
所以變送器需要校驗(yàn)的量程為：
L=AP2一△Pl 水gh
利用手操器將變送器的零點(diǎn)設(shè)置為 介 ，滿點(diǎn)
設(shè)置為： -p介 ，其對(duì)應(yīng)輸出為4～20mADC。

2．3變送器安裝在兩法蘭上方
變送器位于上部法蘭上面．引壓方式和上述兩種方法一致，如圖3所示，但這種布置方式很少用到。

變送器正壓側(cè)所受的壓力為：
P+=Po+p．gH-p~gh2
變送器負(fù)壓側(cè)所受的壓力為：
= +p介g 2
所以。變送器正負(fù)壓側(cè)的差壓：
AP=P+一P_=p．gH-p~gh2-pcrgh2=p*gH-pcrgh
當(dāng)液面最低H=0時(shí)。AP~=-p#gh：當(dāng)液面最高H=h
時(shí)，△P 水g 介 。
所以變送器要做負(fù)遷移，遷移量：
A=-p~gh
所以變送器需要校驗(yàn)的量程為：
L=AP2一△P1 gh
利用手操器對(duì)變送器的零點(diǎn)設(shè)置為_p ，滿點(diǎn)設(shè)置為： gh 介 ，其對(duì)應(yīng)輸出為4～20mADC。
2．4調(diào)試安裝
通過(guò)上面3種安裝方式的計(jì)算．可以看出．雙法蘭差壓變送器在高加液位測(cè)量中．無(wú)論變送器安裝在取壓口的任何位置．其遷移量和量程都是不變的 其安裝位置對(duì)變送器的量程以及遷移量是沒有影響的在對(duì)變送器相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)．毛細(xì)管填充液的密度P 是已知的，通過(guò)設(shè)計(jì)文件或者現(xiàn)場(chǎng)精確測(cè)量可以得到兩個(gè)法蘭的安裝距離h．這樣可以方便計(jì)算出
液位變送器的量程 和遷移量A 然后用HART手操器對(duì)變送器的零點(diǎn)和滿點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置雙法蘭差壓變送器的校驗(yàn)和普通差壓變送器類似．
但需要考慮毛細(xì)管內(nèi)的液位變化帶來(lái)的壓力變化 所以需將變送器的兩個(gè)法蘭置于同一水平面上．用法蘭連接頭連接變送器毛細(xì)管法蘭和壓力校驗(yàn)儀．壓力平穩(wěn)升至最大量程．并保持5min．確認(rèn)毛細(xì)管無(wú)泄漏．然后用5點(diǎn)法在△Pf到△ 范圍內(nèi)進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)過(guò)程中，膜片朝下放置可能會(huì)損傷膜片表壓．應(yīng)做好保護(hù)變送器校驗(yàn)合格后．安裝前應(yīng)檢查法蘭與毛細(xì)管、毛細(xì)管與變送器的連接部分及毛細(xì)管本身是否有液體泄漏：法蘭膜片有無(wú)變形、損傷、腐蝕。安裝時(shí)，為減小環(huán)境溫差的影響．可將高、低壓側(cè)的毛細(xì)管束在一起．并將毛細(xì)管束綁扎以免振動(dòng)等的影響，超長(zhǎng)部分的毛細(xì)管應(yīng)卷在一起固定：彎曲毛細(xì)管時(shí)，彎曲半徑不應(yīng)小于150mm，以免管截面變小，影響壓力傳送，降低靈敏度：安裝過(guò)程中，避免扭曲、擠壓毛細(xì)管。-=l'q核電采用第一種安裝方式．為了運(yùn)行巡檢及維護(hù)方便．各個(gè)高加的3個(gè)液位變送器統(tǒng)一安裝在一個(gè)儀表架內(nèi) 儀表架布置在和高加同一平臺(tái)且周圍環(huán)境溫度
相對(duì)穩(wěn)定的地方．這樣可以減小或者消除因周圍環(huán)境溫度變化導(dǎo)致毛細(xì)管填充液膨脹收縮引起的附加誤差。

三、和普通差壓液位變送器的比較
(1)省去了平衡容器和儀表管，減少維護(hù)工作。
由于變送器毛細(xì)管內(nèi)充滿介質(zhì)．所以省去了平衡容器、參比液柱和儀表管．減少了設(shè)備投入以及這些設(shè)備的日常維護(hù)工作．同時(shí)也消除了因平衡容器內(nèi)液位變動(dòng)，儀表管堵、漏和有不凝性氣體引起的附加誤差
(2)省去了閥組．減少了閥組的投人以及日常維護(hù)工作。
(3)因法蘭膜盒離變送器本體遠(yuǎn)．而且毛細(xì)管內(nèi)充滿隔離介質(zhì)．所以在合理選擇毛細(xì)管介質(zhì)的情況下．可以測(cè)量更高的溫度．不需要很長(zhǎng)的儀表管對(duì)接液進(jìn)行冷卻。
(4)安裝方便．可以和高加布置在同一層平臺(tái)．不用考慮引壓點(diǎn)的位置．巡檢及維護(hù)方便。而普通差壓變送器測(cè)量液位需要通過(guò)很長(zhǎng)的儀表管．引壓到更低一層的平臺(tái)．增加了投入及維護(hù)難度。
(5)測(cè)量精度和普通差壓變送器幾乎相同。
(6)因?yàn)殡p法蘭差壓變送器比普通變送器多了一個(gè)遠(yuǎn)傳密封裝置．所以儀表的結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜．材質(zhì)要求高．價(jià)格也更貴。