分析差壓變送器測量液位原理及校準(zhǔn)方式

　　在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域隨處可見差壓變送器，它是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，應(yīng)用范圍愈加廣泛。

　　差壓變送器但作為通用型的測量儀表，也會在作業(yè)過程中出現(xiàn)故障，那么在生產(chǎn)中出現(xiàn)故障問題，我們需要及時(shí)的解決，如不迅速處理，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?/p>

　　此文便是美安特儀表通過長期積累的經(jīng)驗(yàn)，簡要分析差壓變送器在液位測量中的運(yùn)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。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(shí)，差壓變送器所測得的差壓由最大值變?yōu)棣=0，通過設(shè)置變送器，輸出電流由4mA變?yōu)?0m。

　　變送器零位的設(shè)置：

　　差壓變送器測量液位時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)變送器輸出電流4mA，容器液位最高時(shí)，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(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)，變送器零位LRV設(shè)置為最大差壓值的負(fù)數(shù)。

　　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(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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。

　　差壓變送器的應(yīng)用很廣泛，為保證其準(zhǔn)確性、正常運(yùn)行，定期檢查、校準(zhǔn)是很有必要的。

　　現(xiàn)介紹一種不用拆除導(dǎo)壓管就進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)的方法。

　　我們知道差壓變送器在應(yīng)用中是與導(dǎo)壓管相連接的，通常的做法，需要把導(dǎo)壓管和差壓變送器的接頭拆開，再接入壓力源進(jìn)行校準(zhǔn)。這樣是很麻煩的，并且工作和勞動強(qiáng)度大，最擔(dān)心的是拆裝接頭時(shí)把導(dǎo)壓管扳斷或出現(xiàn)泄漏問題。我們知道不管什么型號的差壓變送器，其正、負(fù)壓室都有排氣、排液閥或旋塞;這就為我們現(xiàn)場校準(zhǔn)差壓變送器提供了方便，也就是說不用拆除導(dǎo)壓管就可校準(zhǔn)差壓變送器。對差壓變送器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，先把三閥組的正、負(fù)閥門關(guān)閉，打開平衡閥門，然后旋松排氣、排液閥或旋塞放空，然后用自制的接頭來代替接正壓室的排氣、排液閥或旋塞;而負(fù)壓室則保持旋松狀態(tài)，使其通大氣。壓力源通過膠皮管與自制接頭相連接，關(guān)閉平衡閥門，并檢查氣路密封情況，然后把電流表（電壓表）、手操器接入變送器輸出電路中，通電預(yù)熱后開始校準(zhǔn)。

　　常規(guī)差壓變送器的校準(zhǔn):

　　先將阻尼調(diào)至零狀態(tài)，先調(diào)零點(diǎn)，然后加滿度壓力調(diào)滿量程，使輸出為20mA,在現(xiàn)場調(diào)校講的是快，在此介紹零點(diǎn)、量程的快速調(diào)校法。調(diào)零點(diǎn)時(shí)對滿度幾乎沒有影響，但調(diào)滿度時(shí)對零點(diǎn)有影響，在不帶遷移時(shí)其影響約為量程調(diào)整量的1/5，即量程向上調(diào)整1mA，零點(diǎn)將向上移動約0.2mA,反之亦然。例如:輸入滿量程壓力為100Kpa,該讀數(shù)為19.900mA,調(diào)量程電位器使輸出為19.900+（20.000-19.900）×1.25=20.025mA.量程增加0.125mA，則零點(diǎn)增加1/5×0.125=0.025.調(diào)零點(diǎn)電位器使輸出為20.000mA.零點(diǎn)和滿量程調(diào)校正常后，再檢查中間各刻度，看其是否超差?必要時(shí)進(jìn)行微調(diào)。然后進(jìn)行遷移、線性、阻尼的調(diào)整工作。

　　智能差壓變送的校準(zhǔn)：

　　用上述的常規(guī)方法對智能變送器進(jìn)行校準(zhǔn)是不行的，因?yàn)檫@是由HART變送器結(jié)構(gòu)原理所決定。因?yàn)橹悄茏兯推髟谳斎雺毫υ春彤a(chǎn)生的4-20mA電流信號之間，除機(jī)械、電路外，還有微處理芯片對輸入數(shù)據(jù)的運(yùn)算工作。因此調(diào)校與常規(guī)方法有所區(qū)別。;對校準(zhǔn)就有:“設(shè)定量程”、“重定量程”、“微調(diào)”之分。其中“設(shè)定量程”操作主要是通過LRV.URV的數(shù)字設(shè)定來完成配置工作，而“重定量程"操作則要求將變送器連接到標(biāo)準(zhǔn)壓力源上，通過一系列指令引導(dǎo)，由變送器直接感應(yīng)實(shí)際壓力并對數(shù)值進(jìn)行設(shè)置。而量程的初始、最終設(shè)置直接取決于真實(shí)的壓力輸入值。但要看到盡管變送器的模擬輸出與所用的輸入值關(guān)系正確，但過程值的數(shù)字讀數(shù)顯示的數(shù)值會略有不同，這可通過微調(diào)項(xiàng)來進(jìn)行校準(zhǔn)。由于各部分既要單獨(dú)調(diào)校又必需要聯(lián)調(diào)，因此實(shí)際校準(zhǔn)時(shí)可按以下步驟進(jìn)行:

　　1、先做一次4-20mA微調(diào)，用以校正變送器內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換器，由于其不涉及傳感部件，無需外部壓力信號源。

　　2、再做一次全程微調(diào)，使4-20mA、數(shù)字讀數(shù)與實(shí)際施加的壓力信號相吻合，因此需要壓力信號源。

　　3、最后做重定量程，通過調(diào)整使模擬輸出4-20mA與外加的壓力信號源相吻合，其作用與變送器外殼上的調(diào)零（Z）、調(diào)量程（R）開關(guān)的作用完全相同。2^8}2y9C6b.D

　　建議：調(diào)校工作結(jié)束后，要把排氣、排液閥或和旋塞旋回原位，并應(yīng)纏上生料帶，要旋緊保證不泄漏，但旋緊前應(yīng)該先進(jìn)行正、負(fù)壓室的排氣、排液工作。此時(shí)還可利用工藝壓力，進(jìn)行簡易的變送器靜壓誤差檢查工作。

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