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[導(dǎo)讀]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,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)

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,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(yùn)行的故障,如果生產(chǎn)中遇到問題,就需要我們能夠及時地加以解決,倘若不能迅速處理,必定會在一定程度上影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行,有的嚴(yán)重故障甚至?xí)<叭松戆踩?。此文便是潤中儀表科技有限公司通過長期積累的經(jīng)驗(yàn),簡要探討差壓變送器在液位測量中的運(yùn)用。

 一、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+ρgh1+ρgh
  P-=P0+ρgh2+ρgh
  △P=P+-P-=ρgh1-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)?Delta;P=0,通過設(shè)置變送器,輸出電流由4mA變?yōu)?0m。

 二、差壓變送器的安裝要求
  要做到準(zhǔn)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)對測量精確度有很大影響。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準(zhǔn)確度。還可以考慮在導(dǎo)壓管的上部拐彎最高處安置排氣裝置。
 
 三、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)與就地測量筒的高壓側(cè)、低壓側(cè)連接一致時,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)與就地測量筒的高壓側(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)。
 
四、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。
  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-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)。
  
潤中儀表科技有限公司生產(chǎn)的電容式變送器,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。

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