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磁翻板液位計(jì)

分析差壓變送器測(cè)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(jiàn)差壓變送器,它是一種熱工測(cè)量?jī)x表種類(lèi),主要作用于測(cè)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(cè)量?jī)x表,也會(huì)在作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)故障,那么在生產(chǎn)中出現(xiàn)故障問(wèn)題,我們需要及時(shí)的解決,如不迅速處理,必定會(huì)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(guò)長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn),簡(jiǎn)要分析差壓變送器在液位測(cè)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(cè)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(lái)測(cè)量容器內(nèi)液體的液位。其高壓側(cè)測(cè)量管(位于圖上方)由于蒸汽凝結(jié),始終處于充滿(mǎn)水狀態(tài),保持壓力恒定,而低壓側(cè)測(cè)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(hào),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(cè)得的差壓由最大值變?yōu)棣=0,通過(guò)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(cè)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(cè)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(mǎn)水狀態(tài),變送器高壓端測(cè)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(cè)得壓力為P-kPa,則變送器測(cè)得實(shí)際差壓為(P+-P-)kPa。容器液位最低時(shí),差壓值最大,對(duì)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(duì)應(yīng)于變送器內(nèi)部設(shè)置URV,也就是變送器的滿(mǎn)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(cè)量筒的高壓側(cè)、低壓側(cè)連接相反時(shí),需要對(duì)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(gè)差值為負(fù)數(shù)),也就是說(shuō),無(wú)論變送器與導(dǎo)壓管怎樣連接,變送器的滿(mǎn)度對(duì)應(yīng)于測(cè)量容器的滿(mǎn)水位,差壓始終為0,即變送器的滿(mǎn)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(cè)量液位,除對(duì)差壓變送器進(jìn)行正確選擇和校驗(yàn)外,還必須注意整個(gè)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(cè)介質(zhì)的實(shí)際參數(shù),因?yàn)闇y(cè)量系統(tǒng)本身會(huì)產(chǎn)生誤差。系統(tǒng)安裝要求包括:取壓口的開(kāi)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(dòng)平穩(wěn)和無(wú)渦流的區(qū)域,在工藝上應(yīng)能保證測(cè)得所要選取的工藝參數(shù)。比如用差壓變送器測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量液位時(shí),差壓變送器測(cè)量的差壓值相對(duì)較小,一般在幾個(gè)kPa到100kPa之間,因此整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)測(cè)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(cè)量不準(zhǔn),在變送器量程很小的情況下,會(huì)造成變送器輸出的波動(dòng)。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(huì)影響測(cè)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(chǎng)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(kāi),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(dòng)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(wèn)題。我們知道不管什么型號(hào)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(chǎng)校準(zhǔn)差壓變送器提供了方便,也就是說(shuō)不用拆除導(dǎo)壓管就可校準(zhǔn)差壓變送器。對(duì)差壓變送器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),先把三閥組的正、負(fù)閥門(mén)關(guān)閉,打開(kāi)平衡閥門(mén),然后旋松排氣、排液閥或旋塞放空,然后用自制的接頭來(lái)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(guò)膠皮管與自制接頭相連接,關(guān)閉平衡閥門(mén),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(kāi)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(mǎn)度壓力調(diào)滿(mǎn)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(mǎn)度幾乎沒(méi)有影響,但調(diào)滿(mǎn)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(mǎn)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(mǎn)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(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。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(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。;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(wú)需外部壓力信號(hào)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(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4-20mA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。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(jiǎn)易的變送器靜壓誤差檢查工作。

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