智能差壓變送器在液位測量中的應用
智能差壓變送器在液位測量的應用
智能差壓變送器是用於(yú)採集熱工信号的一種重要的測量元件，測量時，應注意取樣點處的水位不會受其他設備的影響。當差壓變送器測量容器液位時，不論變送器的高、低壓側如何與導壓管的高、低壓側連接，必須根據連接情況對變送器零點進行設置。當變送器的安裝位置與容器較低液位不在同一水平面上，爲瞭(le)能夠正確指示液位的高度，差壓變送器必須做一些技術處理，即遷移。遷移分爲無遷移、負遷移和正遷移。
差壓變送器是用於(yú)採(cǎi)集熱工信号的一種重要的測量元件，主要用於(yú)液位、流量、壓力等信号的採(cǎi)集、轉換。在工業自動化生産裝置中，差壓變送器的應用範圍越來越廣泛，生産中遇到的問題若不能迅速解決，就在一定程度上影響生産的正常進行，甚至危及安全。下面我們重點探讨差壓變送器在液位測量中的運用。
1 差壓(yā)變(biàn)送器的工作原理
差壓變送器通常用於(yú)測量密閉(bì)容器内的液位，利用液體自身重力産生的壓力差來測量容器内液體的液位（如圖1）。其高壓側測量管（位於(yú)圖上方）由於(yú)蒸汽凝結，始終處於(yú)充滿水狀态，保持壓力恒定，而低壓側測量管（位於(yú)圖下方）與容器組成聯通器，其壓力随容器内液位的變化成線性變化。
設△P爲變(biàn)送器接收到的差壓信号，P0爲容器内部壓力，P+爲變(biàn)送器正壓側(cè)壓力，P-爲變(biàn)送器負壓側(cè)壓力；ρ爲容器内液體的密度；g爲重力加速度；h1爲工藝零點到容器上部取壓口的高度；h2爲容器工藝液位；h爲變(biàn)送器到工藝液位零點的高度。則有：
P+=P0+ρgh1+ρgh
P-=P0+ρgh2+ρgh
△P=P+-P-=ρgh1-ρgh2
當液面由h2=0變(biàn)化爲h2=h1時，差壓變(biàn)送器所測(cè)得的差壓由較大值變(biàn)爲ΔP=0，通過設置變(biàn)送器，輸出電流由4mA變(biàn)爲20m。
2 差壓(yā)變(biàn)送器的安裝要求
要做到準確(què)測量液位，除對差壓變送器進行正確(què)選擇和校驗外，還必須注意整個系統的安裝符合要求。變送器的示值有時並(bìng)不能反映被測介質的實際參數，因爲測量系統本身會産生誤差。系統安裝要求包括：取壓口的開口位置、連接導管的合理鋪設和變送器的安裝位置等。
首先，取壓口應處於(yú)流體流動平穩和無渦流的區域，在工藝上應能保證測得所要選取的工藝參數。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，兩側水位低；沿徑向，下降管較密的一側較高。某發電廠汽輪機凝汽器液位變送器由於(yú)測量點取點位置接近凝結泵入口，在凝結泵運行時造成取點位置處水面的下陷，從而導緻變送器示值明顯偏低，後将測量筒的位置移至距凝結泵入口較遠處，凝汽器水位變送器與就地實際水位指示一緻，保證瞭(le)凝汽器安全、穩定運行。
其次，測量液位時，差壓變(biàn)送器測量的差壓值相對較小，一般在幾個kPa到100kPa之間，因此整個測量系統對測量精確(què)度有很大影響。如圖1所示，在安裝導壓管時，導壓管的水平段應有一定的斜度，而且傾斜度盡可能大一點，避免在導壓管内部積存液體，緻使測量不準，在變(biàn)送器量程很小的情況下，會造成變(biàn)送器輸出的波動。此外，變(biàn)送器投運時，應盡量排空導壓管液柱内的氣泡，這些積存的氣體會影響測量的準確(què)度。還可以考慮在導壓管的上部拐彎較高處安置排氣裝置。
3 變送器零位的設置
差壓變(biàn)送器測量液位時，零位的設置是非常重要的環節。當變(biàn)送器的高壓（H）側、低壓（L）側與就地測量筒的高壓側、低壓側連接一緻時，高壓側導壓管始終處於(yú)充滿水狀态，變(biàn)送器高壓端測得壓力爲P+kPa，變(biàn)送器的低壓側與低壓側導壓管相連，測得壓力爲P-kPa，則變(biàn)送器測得實際差壓爲（P+-P-）kPa。容器液位較低時，差壓值較大，對應於(yú)變(biàn)送器内部設置LRV，也就是變(biàn)送器的零位，此時變(biàn)送器輸出電流4mA，容器液位較高時，差壓值爲0，對應於(yú)變(biàn)送器内部設置URV，也就是變(biàn)送器的滿度，此時變(biàn)送器輸出電流20mA。
當變(biàn)送器的高壓（H）側、低壓（L）側與就地測量筒的高壓側、低壓側連接相反時，需要對變(biàn)送器内部設置進行修改：即将變(biàn)送器的LRV設置爲（P--P+）kPa（這個差值爲負數），也就是說，無論變(biàn)送器與導壓管怎樣連接，變(biàn)送器的滿度對應於(yú)測量容器的滿水位，差壓始終爲0，即變(biàn)送器的滿度URV爲0kPa，輸出電流20mA。當變(biàn)送器的高壓側與導壓管高壓側相連時，變(biàn)送器零位LRV設置爲較大差壓值，當變(biàn)送器的高壓側與導壓管低壓側相連時，變(biàn)送器零位LRV設置爲較大差壓值的
負數。
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。而在實際應用中，出於(yú)對設備安裝位置和便於(yú)維護等方面的考慮，變送器不一定都能與取壓點在同一水平面上；又如被測介質是強腐蝕性或重粘度的液體，不能直接把介質引入變送器，必須安裝隔離液罐，用隔離液來傳遞壓力信号，以防變送器被腐蝕。這時就要考慮介質和隔離液的液柱對變送器測量值的影響。當變送器的安裝位置往往與較低液位不在同一水平面上，爲瞭(le)能夠正確指示液位的高度，差壓變送器必須做一些技術處理，即遷移。遷移分爲無遷移、負遷移和正遷移。
所謂變(biàn)送器的“遷移”，是将變(biàn)送器在量程不變(biàn)的情況下，将測量範圍移動。通常将測量起點移到參(cān)考點“0”以下的，稱爲負遷移；将測量起點移到參(cān)考點“0”以上的，稱爲正遷移。以一台30kPa量程的差壓變(biàn)送器爲例，無遷移量時測量範圍爲0～30kPa，正遷移99.99%時測量範圍爲30～60kPa，負遷移99.99%時測量範圍爲-30～0kPa，負遷移50%時測量範圍爲
-15～+15kPa。
實際操作時先確(què)定差壓變(biàn)送器的量程，校準後使用遷移螺釘将測量起始點或滿程輸出調整到相應位置或用手操器将遷移量直接輸入。例如：需測量-30～0kPa的差壓，則量程爲30kPa，校驗變(biàn)送器時，負壓室加壓30kPa，調整差壓變(biàn)送器零點旋鈕，使其輸出爲4mA；之後，負壓室不加壓，調整差壓變(biàn)送器量程旋鈕，直至輸出爲20mA，如果用手操器的話，将變(biàn)送器的LRV設置爲-30kPa，URV設置爲0kPa。
差壓變(biàn)送器的測量範圍等於(yú)量程和遷移量之和，即測量範圍=量程範圍+遷移量。所以，正、負遷移的實質是改變(biàn)差壓變(biàn)送器量程的上、下限值，而量程的大小不變(biàn)。根據差壓變(biàn)送器測量液位正、負遷移的原理，在實際應用中，就可以根據儀表的使用條件、生産裝置的工藝情況和周圍環境等，對液位的測量方法進行相應的改進。