雙法蘭差壓變送器在液位測量中的應用

1概述
　　在制糖生產過程中，常常需要對某些設備(如箱、槽、罐)的液位進行測量和調節.通過對這些設備的液位測量和調節,可以正確:地求得容器中貯藏物料的容量和重量;隨時知道容器內液位的高低,對液位上、下限進行報警;連續地對生產過程進行監控,使液位保持在所要求的高度。
 
　　目前測量液位的方法及儀表很多,如直燙怯、浮力法、靜壓法、電容法、放射性同位素法.超聲波法、微波法以及激光法等.但是在制糖生產當中.存在著許多特殊的液體介質,這些液體具有腐蝕性或含有結晶顆粒,粘度大,易凝固等。為了解決導壓管線被腐蝕或被堵塞的問題,可選用雙法蘭差壓變送器來測.量液位,如圖1所示。作為敏感元件的金屬膜盒1通過鎧裝毛細管2與變送器3的測量室相連,在膜盒、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。為使毛細管經久耐用,其外部均套有金屬蛇皮管保護。關于變送器的工作原理在此不再多述,本文主要就雙法蘭差壓變送器在液位測量系統中,對于不同的安裝位置和形式，如何分析計算遷移量的問題作-詳細介紹,并歸納出一種雙法蘭差壓變送器的“計算校驗法”。
2變送器在液位測量中的安裝及計算
　　變送器(本文以FC系列儀表中的雙法蘭差壓變送器-FFD為例)可安裝在任何高度和位置。但是用于真空場合.變送器的安裝位置不能高于低壓室法蘭的水平線。在液位測量中,變送器通常用于密閉容器,如圖1所示,高壓室法蘭用來消除容器內壓力(或真空)變化的影響,低壓室法蘭用來測量容器內液體的液位.如果用于開口容器，則高壓室法蘭應與容器低端法蘭相接,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。
2.1變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線以下(圖2)
 
　　如圖2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·ρ
　　零點遷移量為
A=h1·ρ1-h2·ρ2
　　最低測量液位時,作用于變送器上的等效靜壓差為
△P1=h1·ρ1-h2*ρ2=A.
　　最高測量液位時,作用于變送器上的等效靜壓差為
△P2=(H+h1)·ρ1-h2*ρ2=H·ρ1+A
　　式中h2一變送器正、負壓室中心線到容器低端法蘭中心線之間的高度。ρ2一一變送器鎧裝毛細管內液體的密度。變送器校驗范圍為
△P=△P1~△P2=A~H·ρ1+A
　　對應于變送器的輸出(若變送器為正作用)為4~20mA.DC。
2.3變送器安裝在密閉容器低端法蘭水平線以下(圖4)
　　圖4所示,高壓室法蘭與容器高端法蘭相接,低壓室法蘭與容器低端法蘭相接。則變送器量程為
L=H·ρ1
零點遷移量為
A=h3·ρ2-h1·ρ1
 
　　最低測量液位時，作用于變送器上的等效靜壓為
△P=h3·ρ2--h1·ρ1=A
　　最高測量液位時,作用于變送器上的等效靜壓差為
△P2=h3·ρ2-h1·ρ1-H·ρ1=A-H·ρ1
式中h3--容器高低端法蘭中心線之間的高度。
變送器校驗范圍為
△P=△P1~△P2:=A~A-H·ρ1
　　對應于變送器的輸出(若變送器為反作用)為4~20mA.DC.
2.4變送器安裝在密閉容器低端法蘭水平線以上(圖5)
 
　　圖5所示,高壓室法蘭與容器高端法蘭相接,低壓室法蘭與容器低端法蘭相接。為避免變送器在測量過程中出現死區,應滿足下列條件:
H1·ρ1≥h2·ρ2
變送器量程為
L=:H·ρ1
零點遷移量為
A=(h3-h2)·ρ2-(h1·ρ1-h2·ρ2)=h3ρ2-h·ρ1
最低測量液位時，作用于變送器上的等效靜壓差為
△P2=(h3-h2)·ρ2-(h1·ρ1-h2·ρ2r)=A
最高測量液位時,作用于變送器上的等效靜壓差為
△P2=(h3-h2)·ρ2-[(h1+H)·ρ1-h2·ρ2]=A-H·ρ1
變送器校驗范圍為
△P=△P1~△P2=A~A-H·ρ1
對應于變送器的輸出(若變送器為反作用)為4~20mA.DC。
　　對于上述四種情況,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己。
3變送器的“計算校驗法”
　　綜上所述,我們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的密度是已知的,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),就可以很方便地分析計算出變送器的量程(L)、零點遷移量(A)、最低和最高測量液位時作用于變送器上的等效靜壓差(△P1和△P2),然后,將變送器的正、負壓室法蘭放在同一-高度上進行校驗,校驗范圍為△P=△P1~△P2,對應于變送器的輸出為4~20mA.DC或20~4mA.DC(根據變送器的作用方式而定)。這樣,把校驗后的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。