差压式液位传感器 差压式液位计讲解
差压式液位计讲解
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原创 仪表许工 仪表许工
内容概述：
初步认识差压式液位计差压式液位计的原理差压变送器差压式液位检测的三种方式差压式液位计的“迁移”常见故障分析差压式液位计的工作原理：
流体静力学原理（阿基米德原理）
静止状态的流体内物体所受浮力F浮
有：F浮=ρ液gV排
由F=P表压S表面积 可推导出：
P压力=ρ液gH液高
（差压式液位计的工作依据）
差压法测量原理：
△P=ρ液gH液高
如果被测液体的密度ρ液是稳定的，且g-重力加速度9.8m/s²则：
密闭容器中A、B两点的压差△P与液位高度H成正比。 在敞口容器中P（B点表压）与液位高度H成正比。 即只要测出P或者△P，就可以知道敞口容器或密封容器内的液位高度！这便是差压式液位仪表的工作原理！差压式变送器（差压式液位计核心部件）
差压变送器工作原理：
理论上测量差压是分别测出A、B两点压力后在进行运算得出压力差，但现实中因为设备本身所带的静压力和精密程度，使得差压信号的分辨难以实现。因此最理想的办法是比较两个压力，差压变送器就是根据这个需要设计制造出来的。常见的三种差压变送器：
差压液位测量的三种方式：
一、双法兰式液位测量
■双法兰式液位测量用于密封容器液位检测，主要常用于检测量程比较大的高塔、罐的液位。
二、单法兰式液位测量
单法兰式液位测量应用于敞口容器的液位检测。应用如储水罐液位检测，贫液罐液位检测等。三、平衡式差压液位测量
平衡式差压液位测量适合应用于介质组分、温度、压力存在较大变化的容器。例如，锅炉汽包液位测量。锅炉中水、汽的温度、压力、密度等变化波动大，液位检测条件比较苛刻，使得液位计检测误差比较大。而双室平衡容器的存在可以相对抵消这些条件变化的影响。故平衡式差压水位计是一种常见的锅炉汽包液位检测仪表！差压式流量计的“迁移”：
变送器实际感受到的压差
差压变送器在液位检测时，有时感受到的并不仅仅是液位变化带来的差压（压力），同时，还有正负引压管内液柱所带来的压力！设P1=ρ1gh1（正压侧液柱压力）
P2=ρ2gh2（负压侧液柱压力）
变送器实际差压 △P=ρ液gH液高+P1-P2
若将差压变成：
△P=ρ液gH液高-（P1-P2）
则将不受ρ1gh1和ρ2gh2的影响！
通过变送器在不同迁移下输入/输出关系曲线可以得到，所谓迁移就是将变送器的输入/输出关系曲线在坐标上平移一段距离，就是将变送器的测量范围进行的迁移！
两个易混淆的概念：
测量范围：以测量的起始点到终结点表示测量的范围。如：-50~+50kpa，0~100kpa量程：测量的终结点减去起始点的值。如：-50~+50kpa和0~100kpa的变送器，他们的量程都是100kpa 以上可知，所谓迁移就是将变送器的输入/输出关系曲线在坐标上平移一段距离。因此可以将迁移理解成量程不变的情况下改变变送器的测量范围。一般我们把这种量程范围的调整，称作“迁移”。以上已知：△P=ρ液gH液高-（P1-P2）则将不受ρ1gh1和ρ2gh2的影响！
通过上面的分析，可以明显看出：差压法测量时的变送器迁移量等于正压侧引压管液柱对变送器的压力减去负压侧引压管液柱对变送器的压力！ 即迁移量为（P1-P2）例1：变送器与下取压口等高，上下取压口间距2200mm，负压管内灌充乙二醇（密度为1113kg/m3)求迁移量。
答：变送器与下取压口等高，故h1=0
P1=ρ1gh1=0
则迁移量=P1-P2=0-ρ2gh2=0-(2200*9.8*1.113)=-24.5KPa
即负迁移24.5kpa
假设此变送器原测量范围0~100kpa，则负迁移后应-24.4~75.6kpa
例2：被测介质为丙酮（密度791kg/m3)变送器低于下取压口200mm；负压侧为干管（空管），求迁移量。
答：迁移量=P1-P2
=(200*9.8*0.791)-0
=1550.36pa
即为正迁移1.55kpa
差压式液位计原理、零点迁移、安装及使用注意事项
差压式液位变送器安装在液体容器的底部，通过表压信号反映液位高度。此类差压式仪表包括气动、电动差压变送器及法兰式液位变送器，安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。在制药、食品、化工行业液位测量控制过程中，盛装液体的容器经常处于有压的情况下工作，此时常规的静压式液位变送器便不能满足测量要求。
工作原理
采用差压式液位计测量液位时，由于安装位置不同，一般情况下均会存在零点迁移的问题，有无迁移、正迁移和负迁移3种情况。
1.无迁移（低取压为管线为空）
对密闭贮槽或反应罐，设底部压力为P，液面上的压力为PS，液位高度为H，则有：P=P3+Hpg
式中：p为介质密度，g为重力加速度。
△P=P-P3=Hpg
通常被测介质的密度是已知的，压差△P与液位高度H成正比，测出压差就知道被测液位高度。
2.正迁移（低取压管线为空）
3.负迁移
当被测容器敞口时，气相压力为大气压。差压计的负压室通大气即可，此时也可用压力计来测量液位；若容器是密闭的，则需将差压计的负压室与容器的气相相连接。
安装注意事项
差压式液位计是目前应用得最广泛的一种液位测量仪表。由于工艺流程的需要，以及有时为了节约导压管材料等经济上原因，差压式液位计经常安装在工作条件较为恶劣的现场。液位计和导压管安装的正确与否，直接影响其测量的精确程度。
为了获得最佳的安装，应注意以下事项：
1.防止变送器与腐蚀性或过热的被测介质直接接触；
2.要防止渣滓在导压管内沉积；
3.导压管要尽可能短；
4.两边导压管内的液柱压头应保持平衡；
5.导压管应安装在温度梯度和湿度波动小、无冲击和振动的地方。
减少误差的方法如下：
1.导压管应尽可能短些；
2.当测量液体或蒸汽时，导压管应向上连接到流程工艺管道，其斜度应不小于1/12；
3.对于气体测量时，导压管应向下连接到流程工艺管道，其斜度应不小于1/12；
4.液体导压管道的布设要避免出现高点，气体导压管的布设要避免出现低点；
5.两导压管应保持相同的温度；
6.为避免磨擦影响，导压管的口径应足够大；
7.充满液体的导压管中应无气体存在；
8.当使用隔离液时，两边导压管的液位要相同。
常见故障分析
1.液位波动较大
介质波动大或气化严重；
上引压管或下引压管不畅通；
毛细管有破损介质泄漏；
膜盒损坏；
伴热温度过高。
2.显示不变化
引出阀未打开或引压管线堵塞；
强制信号未取消；
电路板故障损坏；
膜盒损坏；
正负毛细管同时被挤压造成管路堵塞或损坏。
3.指示最大(最小)
低压侧(高压侧)隔离液泄漏、膜片坏；
毛细管损坏；
低压侧(高压侧)引压阀没开或堵塞。
4.指示偏大(偏小）
低压侧（高压侧）引压阀开度过小；
放空堵头漏；
仪表迁移量没计算准确，组态未设置好，仪表没有校验好。
5.仪表无指示
信号线脱落或虚接、电源保险烧坏、安全栅损坏、电路板损坏。
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