雙法蘭差壓變送器液位測量時零點遷移計算及安裝方法

2019/7/1 0:16:52 人評論 次瀏覽 分類:液位測量  文章地址:http://www.c1orp.com/tech/1465.html

在工業生產中常需要對某些設備(如箱、槽、罐)的液位進行測量和調節,測量液位的儀表很多,對于許多特殊的液體介質(比如介質有腐蝕性或含有結晶顆粒,粘度大,易凝固等),為了解決導壓管被腐蝕或被堵塞的問題,可選用雙法蘭差壓變送器進行液位測量。昌暉儀表在本文分享雙法蘭差壓變送器的安裝、雙法蘭差壓變送器零點遷移量計算和雙法蘭差壓變送器量程計算方法,并歸納出雙法蘭差壓變送器的計算校驗法。              
單晶硅雙法蘭差壓變送器                             
如圖1所示,作為敏感元件的金屬膜盒通過鎧裝毛細管和測量室所組成的封閉系統內充有密封液體(一般為硅油)作為傳壓介質。為了使毛細管經久耐用,外部均套有金屬軟管保護。雙法蘭差壓變送器工作原理可參閱http://www.c1orp.com/product/793.html的內容。

1、雙法蘭差壓變送器在液位測量中的安裝及計算

雙法蘭差壓變送器可安裝在任何高度和位置。但是用于真空場合(工作于真空場合的雙法蘭差壓變送器廠家通常會做特殊處理,但仍然極容易損壞,這其中的原因參閱《雙法蘭液位變送器測量負壓液位不好用的原因》的文章)不能高于低壓室法蘭的水平線。在液位測量中,雙法蘭變送器通常用于密閉容器,低壓室法蘭用來消除容器內壓力(或真空)變化的影響,高壓室法蘭用來測量容器內液體的液位。如果雙法蘭差壓變送器用于開口容器,則高壓室法蘭應與容器低端法蘭相連接,而低壓室法蘭應置于大氣中,并保持與高壓室法蘭同樣高度。

①雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭中心水平線以下
A、雙法蘭差壓變送器安裝于開孔容器低端法蘭中心水平線以下,且雙法蘭差壓變送器低壓室法蘭和開口容器低端法蘭中心在同一水平線上,如圖2所示:

圖2   雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線以下(變送器低壓室法蘭與開口容器低端法蘭中心在同一水平線上)
  
假定被測介質密度為ρ1(單位:kg/m3),H為最低測量液位到最高測量液位之間的高度(單位:m);h1為最低測量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m);那么雙法蘭差壓變送器的量程為L=H×ρ1;零點正遷移量為A=h1×ρ1;最低測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=h1×ρ1=A;最高測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=(H+h1)×ρ1=H×ρ1+h1×ρ1=H×ρ1+A; 
雙法蘭差壓變送器檢驗范圍為△P=△P1~△P2=h1×ρ1~H×ρ1+h1×ρ1=A~H×ρ1,對應于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。
 
B、雙法蘭差壓變送器安裝于開孔容器低端法蘭中心水平線以下,且雙法蘭差壓變送器低壓室法蘭低于開口容器低端法蘭中心水平線,如圖3所示:

圖3   雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭中心水平線以下(變送器低壓室法蘭低于開口容器低端法蘭中心線)
 

假定被測介質密度為ρ1(單位:kg/m3),雙法蘭差壓變送器毛細管內灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3),H為最低測量液位到最高測量液位之間的高度(單位:m);h1為最低測量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m);h2為低壓室法蘭與開口容器低端法蘭之間的高度(單位:m),那么雙法蘭差壓變送器的量程為L=H×ρ1;零點遷移量(正遷移)為A=h1×ρ1+h2×ρ2;最低測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=h1×ρ1+h2×ρ2=A;最高測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=(H+h1)×ρ1+h2×ρ2=H×ρ1+A; 雙法蘭差壓變送器檢驗范圍為△P=△P1~△P2=h1×ρ1+h2×ρ2~(H+h1)×ρ1+h2×ρ2=A~H×ρ1+A,對應于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。

   

②雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線以上

A、雙法蘭差壓變送器安裝于開孔容器低端法蘭中心水平線以上,且雙法蘭差壓變送器低壓室法蘭高于開口容器低端法蘭中心水平線,如圖4所示:
為了避免雙法蘭差壓變送器在測量過程中出現死區,必須使h1×ρ1≥h2×ρ2,否則將會出現實際測量范圍小于變送器檢驗范圍的現象。


圖4   雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線之上(變送器低壓室法蘭高于開口容器低端法蘭水平線上)
  

假定被測介質密度為ρ1(單位:kg/m3),雙法蘭差壓變送器毛細管內灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3),H為最低測量液位到最高測量液位之間的高度(單位:m);h1為最低測量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m);h2為低壓室法蘭與開口容器低端法蘭之間的高度(單位:m),這樣雙法蘭差壓變送器的量程為L=H×ρ1;零點遷移量為A=h1×ρ1-h2×ρ2;最低測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=A=h1×ρ1-h2×ρ2=A;最高測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=(H+h1)×ρ1-h2×ρ2=H×ρ1+A;雙法蘭差壓變送器檢驗范圍為△P=△P1~△P2=h1×ρ1-h2×ρ2~(H+h1)×ρ1-h2×ρ2=A~H×ρ1+A,對應于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。
   

B、雙法蘭差壓變送器安裝于開孔容器低端法蘭中心水平線以上,且雙法蘭差壓變送器低壓室法蘭與開口容器低端法蘭中心在同一水平線,如圖5所示:

 

圖5   雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線之上(變送器低壓室法蘭和開口容器低端法蘭中心在同一水平線)

假定被測介質密度為ρ1(單位:kg/m3),雙法蘭差壓變送器毛細管內灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3),H為最低測量液位到最高測量液位之間的高度(單位:m);h1為最低測量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m);h2為低壓室法蘭與開口容器低端法蘭之間的高度(單位:m),那么雙法蘭差壓
變送器量程為L=H×ρ1;零點遷移量(正遷移)A=h1×ρ1;雙法蘭差壓變送器檢驗范圍為△P=△P1~△P2=h1×ρ1~(H+h1)×ρ1=A~H×ρ1+A,對應于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。  

 
③雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器低端法蘭水平線以下

如圖6所示,高壓室法蘭與密閉容器低端法蘭相接,低壓室法蘭與密閉容器高端法蘭相接。

圖6   雙法蘭差壓變送器安裝密閉容器低端法蘭水平線之下
 

假定被測介質密度為ρ1(單位:kg/m3),雙法蘭差壓變送器毛細管內灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3),H為最低測量液位到最高測量液位之間的高度(單位:m);h1為最低測量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m);h2為低壓室法蘭與開口容器低端法蘭之間的高度(單位:m),h3為密閉容器高端法蘭和低端法蘭中心之間的高度,這樣雙法蘭差壓變送器的量程為L=H×ρ1;零點遷移量為A=h1×ρ1-h3×ρ2;最低測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=h1×ρ1-h3×ρ2=A;最高測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=H×ρ1+h1×ρ1-h3×ρ2=H×ρ1+A;
雙法蘭差壓變送器檢驗范圍為△P=△P1~△P2=h1×ρ1-h3×ρ2~H×ρ1+h1×ρ1-h3×ρ2=A~H×ρ1+A,對應于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。
   

④雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器低端法蘭水平線以上
如圖7所示,高壓室法蘭與密閉容器高端法蘭相接,低壓室法蘭與密閉容器低端法蘭相接。為避免雙法蘭差壓變送器在測量過程中出現死區,應滿足h1×ρ1≥h2×ρ2。

 圖7    雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器低端法蘭水平線以上

 
假定被測介質密度為ρ1(單位:kg/m3),雙法蘭差壓變送器毛細管內灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3),H為最低測量液位到最高測量液位之間的高度(單位:m);h1為最低測量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m);h2為低壓室法蘭與開口容器低端法蘭之間的高度(單位:m),h3為密閉容器高端法蘭和低端法蘭中心之間的高度,這樣雙法蘭差壓變送器的量程為L=H×ρ1;零點遷移量為A=(h1×ρ1-h2×ρ2)-(h3-h2)×ρ2=h1×ρ1-h3×ρ2;最低測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=(h1×ρ1-h2×ρ2)-(h3-h2)×ρ2=A;最高測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=[(h1+H)×ρ1-h2×ρ2]-(h3-h2)×ρ2=H×ρ1+A;雙法蘭差壓變送器檢驗范圍為△P=△P1~△P2=A~H×ρ1+A,對應于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。
 
 
 

⑤雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器高端法蘭水平線以上
如圖8所示,高壓室法蘭與密閉容器低端法蘭相接,低壓室法蘭與密閉容器高端法蘭相接,但變送器本體安裝在密閉容器高端法蘭水平線之上。

圖8   雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器高端法蘭水平線以上
 

假定被測介質密度為ρ1(單位:kg/m3),雙法蘭差壓變送器毛細管內灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3),H為最低測量液位到最高測量液位之間的高度(單位:m);h1為最低測量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m);h2為低壓室法蘭與開口容器低端法蘭之間的高度(單位:m),h3為密閉容器高端法蘭和低端法蘭中心之間的高度,h4為變送器正、負壓室中心線到容器高端法蘭中心線之間的高度,h5為變送器正、負壓室中心線到容器低端法蘭中心線之間的高度,這樣雙法蘭差壓變送器的量程為L=H×ρ1;零點遷移量為A=h1×ρ1-(h5-h4)×ρ2;最低測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=h1×ρ1-(h5-h4)×ρ2=A;最高測量液位時,作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=(h1+H)×ρ1-(h5-h4)×ρ2=H×ρ1+A;雙法蘭差壓變送器檢驗范圍為△P=△P1~△P2=A~H×ρ1+A,對應于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。 
 

對于上述幾種情況,如果變送器的高、低壓室法蘭的安裝位置互換,可以進行同樣的分析計算,只不過是零點遷移由正遷移變為負遷移而已。

2、雙法蘭差壓變送器的“計算校驗法”

在利用雙法蘭差壓變送器測量液位時,由于變送器鎧裝毛細管內液體的密度和被測液體密度是已知的,所以,只要確定了變送器的安裝位置和形式以及被測液體的測量范圍(H),準確地量取變送器的安裝數據(h1、h2、h3、h4、h5),就可以很方便地分析計算出雙法蘭差壓變送器量程(L)、零點遷移量(A)、最低和最高測量液位時作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜壓差(△P1和△P2),然后,將雙法蘭差壓變送器的正、負壓室法蘭放在同一高度上進行校驗,檢驗范圍為△P=△P1~△P2,對應于變送器的輸出為4-20mA。這樣,把校驗后的雙法蘭差壓變送器按要求安裝在容器上,就可以準確地測量出容器內液體的液位了。

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