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    差壓變送器在液位應用中的表現
    信息來(lái)源: 差壓變送器 | 2021-07-28 點(diǎn)擊量: 2652

       隨著(zhù)科技不斷進(jìn)步,產(chǎn)品不斷更新,熱工儀表也在不斷的更新?lián)Q代。其中差壓變送器的種類(lèi)更是多到讓用戶(hù)眼花繚亂,用戶(hù)不知從何處下手選擇差壓變送器的類(lèi)型。今天西安華恒儀表廠(chǎng)家為廣大用戶(hù)帶來(lái)了差壓變送器在液位應用中的表現的文章。

     
      在工業(yè)化生產(chǎn)中,液位的高低直接影響生產(chǎn)的安全進(jìn)行,所以對液位的不間斷監控尤其重要。差壓變送器正是由于不間斷測量的特性,而且適合各種復雜的工況,參數調節簡(jiǎn)單方便,對現場(chǎng)環(huán)境要求較低,可以靈活調整測量高度,在測量液位中取得了廣泛的應用。尤其是鍋爐在使用時(shí),水位的高低是一項極其重要的指標,過(guò)高過(guò)低都是危險的,所以要對水位進(jìn)行自動(dòng)控制。目前,比較成熟測量水位是采用差壓變送器進(jìn)行測量,使水位保持在安全的范圍內,同時(shí)使水位的變化轉化成一個(gè)標準電流輸出。
     
      1  工作原理
     
      差壓變送器的基本原理[1]是:將一個(gè)空間用敏感元件(如膜盒)分割為兩個(gè)壓室,即正壓室和負壓室;分別向兩個(gè)壓室中引入壓力時(shí),傳感器在正壓和負壓的共同作用下,產(chǎn)生一定的位移或者位移的趨勢,這個(gè)位移(位移趨勢)與兩個(gè)壓室的壓力差成正比,通過(guò)內部轉換電路將位移量轉換為反應差壓大小的標準的信號輸出,通常輸出的信號為標準的4~20m A電流信號。
     
      在實(shí)際構造中,敏感元件的結構、轉換方式、標準信號等都有很多種。結構方面:有電阻應變片、壓阻式、電感式、電容式、諧振式等,但一般情況下都采用壓阻式差壓變送器,因為它具有價(jià)格低、線(xiàn)性好、便于維修、遷移量大、較高的精度等特性。轉換方式:根據采用不同的傳感器會(huì )有不同的轉換方式,但可以肯定的是最終都是轉換為電信號。標準信號:在目前生產(chǎn)中有電流信號、電壓信號兩種,通常采用的是4~20m A電流信號。
     
      2  遷移方式
     
      在實(shí)際測量中,變送器的安裝位置往往與被測液體的***液面不在同一位置,根據差壓變送器安裝位置或測量容器的不同,有正遷移、負遷移和無(wú)遷移3種[2,3]。
     
      2.1  正遷移
     
      差壓變送器的正遷移適用于敞口或非敞口容器內液位的測量。安裝時(shí)正壓室連接容器接口,負壓室與大氣或者低壓側相通。
     
      假設容器為敞口容器,差壓變送器的位置比***液位低h距離,假設容器內液體密度為ρ,容器內液位高度為H,△P為變送器所受的壓力,則△P=ρg H+ρgh。
     
      當H=0時(shí),△P=ρgh,差壓變送器正壓室存在一個(gè)靜壓力,壓力大小為ρgh,使其輸出電流信號大于4m A。
     
      當H=Hmax時(shí),△P=ρg H+ρgh,變送器輸出大于20m A,所以必須把靜壓力ρgh消除掉,才能保證測量的液位高度與實(shí)際的液位相符,所以要對變送器進(jìn)行調校。
     
      假設變送器的量程為40KPa,遷移量為20KPa,正常的調校方法為:將變送器水平放置在地面上,正壓側通入信號,負壓側接大氣,通入24V DC電源(必要情況下可在回路中串入250Ω電阻),調整變送器壓力為20Kpa時(shí)輸出信號大小為4m A,當壓力為60Kpa時(shí)輸出信號為20m A。由于現場(chǎng)儀表多屬于支持Hart協(xié)議的智能型儀表,所以可直接用手持器對參數進(jìn)行更改設置。
     
      2.2  負遷移
     
      對于密閉的容器而言,在測量液位的同時(shí)又要保證內部的介質(zhì)不能泄露,這時(shí)就要采取負遷移的措施來(lái)實(shí)現液位的測量。以蒸汽汽包為例,為了防止汽包內的雜質(zhì)堵塞導壓管或者氣泡進(jìn)入正負壓室,在變送器和所測容器的中間要安裝隔離罐(隔離罐長(cháng)度與取壓點(diǎn)距離相同),并沖入水(如果所測介質(zhì)具有腐蝕性,可在隔離罐中沖入)。假設變送器正負壓室取壓管處于同一水平面,水的密度為ρ,汽包內壓力為F,汽包正負壓取壓點(diǎn)距離為H(即所測***液位)。變送器所受靜壓力為△P(正負壓室壓力差)。
     
      當H=0時(shí),P+=F,P_=ρg H+F,△P=P+-P_=F-ρg H-F=-ρg H,變送器負壓側存在一個(gè)靜壓力,壓力大小為ρg H,使得變送器的輸出小于4m A。
     
      當H=Hmax時(shí),P+=ρg H+F,P_=ρg H+F,△P=P+-P_=ρg H+F-ρg H-F=0,變送器兩側差壓為0,輸出20m A;雖然滿(mǎn)量程時(shí)與實(shí)際液位相符,但當液位高度H<Hmax(***液位高度)時(shí),變送器負壓側壓力一直比正壓側壓力大,使得變送器的輸出一直小于實(shí)際液面所對應的信號輸出,同時(shí)變送器與液位正常的線(xiàn)性關(guān)系被打破。要使輸出信號與實(shí)際液位相符,必須要消除負壓側的靜壓力,即對變送器進(jìn)行負遷移,遷移量為ρg H;正常情況下,負壓側充滿(mǎn)液體(一般是水),假設滿(mǎn)液位是60cm,則負遷移是-6Kpa,在沒(méi)有液位的情況下,壓變顯示-6Kpa,即P+=0,P_=6Kpa,△P=P+-P_=0-6=-6Kpa;當容器液位達到60cm時(shí),壓變顯示0Kpa,P+=6Kpa,P_=6Kpa,△P= P+-P_=6-6=0Kpa(汽包上部的氣體壓力作用到壓變正負壓室是相同的)。
     
      2.3  無(wú)遷移
     
      在正常生產(chǎn)下,現場(chǎng)的安裝位置不可能和壓變的正負壓處于同一位置,而且生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)遷移的情況很少能滿(mǎn)足復雜的生產(chǎn)情況。所以使用無(wú)遷移的情況相比其他兩種要少,這里就不再過(guò)多敘述。
     
      3  常見(jiàn)故障分析及解決辦法[4,5]
     
      1)顯示偏高或偏低。如果顯示液位比實(shí)際液位偏低,說(shuō)明容器正壓壓力沒(méi)有到達變送器膜盒,有可能正壓側與取壓點(diǎn)之間被堵,導致被測值偏低。這種情況只要清除正壓部分的雜質(zhì)即可恢復正常。如果偏高,說(shuō)明負壓引壓管里面的液體沒(méi)有達到所設定的負遷移量(比如正常有6Kpa,現在只有5Kpa),只要調節閥門(mén)使負壓部分的引壓管充滿(mǎn)液體,達到6Kpa即可。
     
      2)顯示上下波動(dòng)頻繁。出現上下波動(dòng),很有可能是負壓室引壓管里有汽包,導致負壓部分壓力不穩定,只要排出氣泡并重新充滿(mǎn)液體即可。
     
      3)零點(diǎn)漂移。由于生產(chǎn)現場(chǎng)環(huán)境可能對變送器產(chǎn)生一定的干擾,從而導致變送器內部所設定的參數發(fā)生變化,如果在重復1)、2)之后不能解決問(wèn)題,就有必要停表檢查變送器的零點(diǎn)并校正。輕微的漂移并不影響實(shí)際的測量值。
     
      4  小結
     
      精準的測量是工業(yè)生產(chǎn)穩定運行的前提,只有全面掌握、了解差壓變送器的工作原理、遷移方式、常見(jiàn)故障,才能在生產(chǎn)中進(jìn)行靈活運用,及時(shí)發(fā)現并解決現場(chǎng)儀表的故障,快速消除因為儀表故障導致的生產(chǎn)停頓,同時(shí)又可以及時(shí)對相關(guān)的控制方案做進(jìn)一步改進(jìn)。
     
      相信通過(guò)以上“差壓變送器在液位應用中的表現”的全部容,能夠使大家有一個(gè)較為全面的認識,對選擇合適的差壓變送器有所幫助。如有疑問(wèn),可以隨時(shí)聯(lián)系我們。
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