| 差压变送器在液位应用中的表现 |
| 信息来源： 差压变送器 | 2021-07-28 点击量： 2246 |
随着科技不断进步，产品不断更新，热工仪表也在不断的更新换代。其中差压变送器的种类更是多到让用户眼花缭乱，用户不知从何处下手选择差压变送器的类型。今天西安华恒仪表厂家为广大用户带来了差压变送器在液位应用中的表现的文章。
在工业化生产中，液位的高低直接影响生产的安全进行，所以对液位的不间断监控尤其重要。差压变送器正是由于不间断测量的特性，而且适合各种复杂的工况，参数调节简单方便，对现场环境要求较低，可以灵活调整测量高度，在测量液位中取得了广泛的应用。尤其是锅炉在使用时，水位的高低是一项极其重要的指标，过高过低都是危险的，所以要对水位进行自动控制。目前，比较成熟测量水位是采用差压变送器进行测量，使水位保持在安全的范围内，同时使水位的变化转化成一个标准电流输出。
1 工作原理
差压变送器的基本原理[1]是：将一个空间用敏感元件（如膜盒）分割为两个压室，即正压室和负压室；分别向两个压室中引入压力时，传感器在正压和负压的共同作用下，产生一定的位移或者位移的趋势，这个位移（位移趋势）与两个压室的压力差成正比，通过内部转换电路将位移量转换为反应差压大小的标准的信号输出，通常输出的信号为标准的4～20m A电流信号。
在实际构造中，敏感元件的结构、转换方式、标准信号等都有很多种。结构方面：有电阻应变片、压阻式、电感式、电容式、谐振式等，但一般情况下都采用压阻式差压变送器，因为它具有价格低、线性好、便于维修、迁移量大、较高的精度等特性。转换方式：根据采用不同的传感器会有不同的转换方式，但可以肯定的是最终都是转换为电信号。标准信号：在目前生产中有电流信号、电压信号两种，通常采用的是4～20m A电流信号。
2 迁移方式
在实际测量中，变送器的安装位置往往与被测液体的***液面不在同一位置，根据差压变送器安装位置或测量容器的不同，有正迁移、负迁移和无迁移3种[2,3]。
2.1 正迁移
差压变送器的正迁移适用于敞口或非敞口容器内液位的测量。安装时正压室连接容器接口，负压室与大气或者低压侧相通。
假设容器为敞口容器，差压变送器的位置比***液位低h距离，假设容器内液体密度为ρ，容器内液位高度为H，△P为变送器所受的压力，则△P=ρg H+ρgh。
当H=0时，△P=ρgh，差压变送器正压室存在一个静压力，压力大小为ρgh，使其输出电流信号大于4m A。
当H=Hmax时，△P=ρg H+ρgh，变送器输出大于20m A，所以必须把静压力ρgh消除掉，才能保证测量的液位高度与实际的液位相符，所以要对变送器进行调校。
假设变送器的量程为40KPa，迁移量为20KPa，正常的调校方法为：将变送器水平放置在地面上，正压侧通入信号，负压侧接大气，通入24V DC电源（必要情况下可在回路中串入250Ω电阻），调整变送器压力为20Kpa时输出信号大小为4m A，当压力为60Kpa时输出信号为20m A。由于现场仪表多属于支持Hart协议的智能型仪表，所以可直接用手持器对参数进行更改设置。
2.2 负迁移
对于密闭的容器而言，在测量液位的同时又要保证内部的介质不能泄露，这时就要采取负迁移的措施来实现液位的测量。以蒸汽汽包为例，为了防止汽包内的杂质堵塞导压管或者气泡进入正负压室，在变送器和所测容器的中间要安装隔离罐（隔离罐长度与取压点距离相同），并冲入水（如果所测介质具有腐蚀性，可在隔离罐中冲入）。假设变送器正负压室取压管处于同一水平面，水的密度为ρ，汽包内压力为F，汽包正负压取压点距离为H（即所测***液位）。变送器所受静压力为△P（正负压室压力差）。
当H=0时，P+=F，P_=ρg H+F，△P=P+－P_=F－ρg H－F=－ρg H，变送器负压侧存在一个静压力，压力大小为ρg H，使得变送器的输出小于4m A。
当H=Hmax时，P+=ρg H+F，P_=ρg H+F，△P=P+－P_=ρg H+F－ρg H－F=0，变送器两侧差压为0，输出20m A；虽然满量程时与实际液位相符，但当液位高度H<Hmax（***液位高度）时，变送器负压侧压力一直比正压侧压力大，使得变送器的输出一直小于实际液面所对应的信号输出，同时变送器与液位正常的线性关系被打破。要使输出信号与实际液位相符，必须要消除负压侧的静压力，即对变送器进行负迁移，迁移量为ρg H；正常情况下，负压侧充满液体（一般是水），假设满液位是60cm，则负迁移是-6Kpa，在没有液位的情况下，压变显示-6Kpa，即P+=0，P_=6Kpa，△P=P+－P_=0-6=-6Kpa；当容器液位达到60cm时，压变显示0Kpa，P+=6Kpa，P_=6Kpa，△P= P+－P_=6-6=0Kpa（汽包上部的气体压力作用到压变正负压室是相同的）。
2.3 无迁移
在正常生产下，现场的安装位置不可能和压变的正负压处于同一位置，而且生产过程中无迁移的情况很少能满足复杂的生产情况。所以使用无迁移的情况相比其他两种要少，这里就不再过多叙述。
3 常见故障分析及解决办法[4,5]
1）显示偏高或偏低。如果显示液位比实际液位偏低，说明容器正压压力没有到达变送器膜盒，有可能正压侧与取压点之间被堵，导致被测值偏低。这种情况只要清除正压部分的杂质即可恢复正常。如果偏高，说明负压引压管里面的液体没有达到所设定的负迁移量（比如正常有6Kpa，现在只有5Kpa），只要调节阀门使负压部分的引压管充满液体，达到6Kpa即可。
2）显示上下波动频繁。出现上下波动，很有可能是负压室引压管里有汽包，导致负压部分压力不稳定，只要排出气泡并重新充满液体即可。
3）零点漂移。由于生产现场环境可能对变送器产生一定的干扰，从而导致变送器内部所设定的参数发生变化，如果在重复1）、2）之后不能解决问题，就有必要停表检查变送器的零点并校正。轻微的漂移并不影响实际的测量值。
4 小结
精准的测量是工业生产稳定运行的前提，只有全面掌握、了解差压变送器的工作原理、迁移方式、常见故障，才能在生产中进行灵活运用，及时发现并解决现场仪表的故障，快速消除因为仪表故障导致的生产停顿，同时又可以及时对相关的控制方案做进一步改进。
相信通过以上“差压变送器在液位应用中的表现”的全部容，能够使大家有一个较为全面的认识，对选择合适的差压变送器有所帮助。如有疑问，可以随时联系我们。
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