雙法蘭差壓變送器在不同液位測(cè)量中區(qū)別

摘要:針對(duì)雙法蘭差壓變送器在開(kāi)口容器、密閉容器液位測(cè)量中，對(duì)不同的安裝位置、校驗(yàn)方法，進(jìn)行了說(shuō)明分析。

雙法蘭差壓變送器是一種在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域非常常見(jiàn)的一種熱工測(cè)量?jī)x表種類，主要作用于測(cè)量液體介質(zhì)的壓力、液位和流量等物理參數(shù)。目前，工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)裝置中，雙法蘭差壓變送器的應(yīng)用范圍愈加廣泛，但作為通用型的測(cè)量?jī)x表，也經(jīng)常會(huì)發(fā)生運(yùn)行的故障，如果生產(chǎn)中遇到問(wèn)題，就需要及時(shí)地進(jìn)行故障解決，倘若不能迅速處理，必定會(huì)在一定程度上影響操作人員的參數(shù)調(diào)控，生產(chǎn)的無(wú)法正常進(jìn)行，有的嚴(yán)重故障甚至?xí)＜叭松戆踩?/span>

1雙法蘭差壓變送器簡(jiǎn)介

差壓變送器是測(cè)量變送器兩端壓力之差的變送器，輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(如4mA～20mA、0V～5V)。差壓變送器與一般的壓力變送器不同的是它們均有2個(gè)壓力接口，差壓變送器一般分為正壓端和負(fù)壓端，一般情況下，差壓變送器正壓端的壓力應(yīng)大于負(fù)壓段壓力才能測(cè)量。差壓變送器用于測(cè)量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成4mA～20mADC的電流信號(hào)輸出。JT－3051DP也可以通過(guò)BＲAIN手操器或CENTUMCS/μXL或HAＲT275手操器相互通訊，通過(guò)它們進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控等。

2雙法蘭差壓變送器工作原理

壓力和差壓變送器作為過(guò)程控制系統(tǒng)的檢測(cè)變換部分，將液體、氣體或蒸汽的差壓(壓力)、流量、液位等工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(如DC4mA～20mA電流)，作為顯示儀表、運(yùn)算器和調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)檢測(cè)和自動(dòng)控制。

雙法蘭差壓變送器由測(cè)量部分和轉(zhuǎn)換放大電路組成，如圖1所示。雙法蘭差壓變送器的測(cè)量部分常采用差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)，如圖2。中心可動(dòng)極板與兩側(cè)固定極板構(gòu)成兩個(gè)平面型電容HC和LC。可動(dòng)極板與兩側(cè)固定極板形成兩個(gè)感壓腔室，介質(zhì)壓力通過(guò)兩個(gè)腔室中的填充液作用到中心可動(dòng)極板。一般采用硅油等理想液體作為填充液，被測(cè)介質(zhì)大多為氣體或液體。隔離膜片的作用既傳遞壓力，又避免電容極板受損。

 

當(dāng)正負(fù)壓力(差壓)由正負(fù)壓導(dǎo)壓口加到膜盒兩邊的隔離膜片上時(shí)，通過(guò)腔室內(nèi)硅油液體傳遞到中心測(cè)量膜片上，中心感壓膜片產(chǎn)生位移，使可動(dòng)極板和左右兩個(gè)極板之間的間距不相對(duì)，形成差動(dòng)電容，若不考慮邊緣電場(chǎng)影響，該差動(dòng)電容可看作平板電容。差動(dòng)電容的相對(duì)變化值與被測(cè)壓力成正比，與填充液的介電常數(shù)無(wú)關(guān)，從原理上消除了介電常數(shù)的變化給測(cè)量帶來(lái)的誤差。

差壓變送器是測(cè)量變送器兩端壓力之差的變送器。所測(cè)量的結(jié)果是壓力差，差壓變送器與一般的壓力變送器不同的是它們均有2個(gè)壓力接口，差壓變送器一般分為正壓端和負(fù)壓端，一般情況下，差壓變送器正壓端的壓力應(yīng)大于負(fù)壓段壓力才能測(cè)量。測(cè)量介質(zhì)正負(fù)兩端的壓力差，轉(zhuǎn)化成可以反應(yīng)壓力差的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)(4mA～20mA)。

3液位測(cè)量

3．1變送器安裝在開(kāi)口容器液位測(cè)量中

如圖3所示，高壓室法蘭與容器低端法蘭相接，而低壓室法蘭安裝在與高壓室法蘭同一水平線上的大氣中。

那么變送器量程為:L=H·p1

零點(diǎn)遷移量為:A=h1·p1

最低測(cè)量液位時(shí)，作用于變送器上的等效靜壓差為:P1=h1·p1=A

最高測(cè)量液位時(shí)，作用于變送器上的等效靜壓差為:P2=(H+h1)·p1=H+p1+A

式中:H———最低測(cè)量液位到最高測(cè)量液位之間的高度;h1———最低測(cè)量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度;p1———被測(cè)液體介質(zhì)的比重。

變送器校驗(yàn)范圍為:P=△P1～△P2=A～H·p1+A

3．2變送器安裝在密閉容器液位測(cè)量中

如圖4所示，高壓室法蘭與容器高端法蘭相接，而低壓室法蘭與容器低端法蘭相接。

那么變送器量程為:L=H·p1

零點(diǎn)遷移量為:A=h3·p2－h1·p1

最低測(cè)量液位時(shí)，作用于變送器上的等效靜壓差為:△P1=h3·p2－h1·p1=A

最高測(cè)量液位時(shí)，作用于變送器上的等效靜壓差為:P2=h3·p2－h1·p1－H·p1=A－H·p1

式中:H3———容器高低端法蘭中心線之間的高度。變送器校驗(yàn)范圍為:P=△P1～△P2=A～A－H·p1

雙法蘭差壓變送器所測(cè)量的結(jié)果是壓強(qiáng)差，即△P=ρg△h。而由于罐往往是圓柱形，其截面圓的面積S是不變的，那么，重力G=△P·S=ρg△h·S，S不變，G與△P成正比關(guān)系。即只要正確地檢測(cè)出△P值，與高度△h成反比，在溫度變化時(shí)，雖然液體體積膨脹或縮小，實(shí)際液位升高或降低，所檢測(cè)到的壓力始終是保持不變的。如果生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要顯示實(shí)際液位，也可以引入介質(zhì)溫度補(bǔ)償予以解決。

4變送器校驗(yàn)方法

4．1常規(guī)式雙法蘭差壓變送器的校驗(yàn)方法

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(chǎng)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(duì)滿度幾乎沒(méi)有影響，但調(diào)滿度時(shí)對(duì)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(dòng)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。

4．2智能差壓變送器的校準(zhǔn)

用上述的常規(guī)方法對(duì)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)原理所決定了。因?yàn)橹悄茏兯推髟谳斎雺毫υ春彤a(chǎn)生的4mA～20mA電流信號(hào)之間，除機(jī)械、電路外，還有微處理芯片對(duì)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。實(shí)際上廠家對(duì)智能變送器的校準(zhǔn)也是有說(shuō)明的，如EJA的變送器，對(duì)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(guò)LＲV、UＲV的數(shù)字設(shè)定來(lái)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(guò)一系列指令引導(dǎo)，由變送器直接感應(yīng)實(shí)際壓力并對(duì)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(guò)程值的數(shù)字讀數(shù)顯示的數(shù)值會(huì)略有不同，這可通過(guò)微調(diào)項(xiàng)來(lái)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4mA～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(wú)需外部壓力信號(hào)源。

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

(3)最后做重定量程，通過(guò)調(diào)整使模擬輸出4mA～20mA與外加的壓力信號(hào)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(kāi)關(guān)的作用完全相同。

5結(jié)束語(yǔ)

以上對(duì)雙法蘭變送器介紹的安裝位置、校驗(yàn)分析現(xiàn)場(chǎng)使用的方法。