分析差壓變送器測量液位原理及校準方式

　　在工業生產領域隨處可見差壓變送器，它是一種熱工測量儀表種類，主要作用于測量液體介質的壓力，應用范圍愈加廣泛。

　　差壓變送器但作為通用型的測量儀表，也會在作業過程中出現故障，那么在生產中出現故障問題，我們需要及時的解決，如不迅速處理，必定會在一定程度上影響生產的正常進行，有的嚴重故障甚至會危及人身安全。

　　此文便是美安特儀表通過長期積累的經驗，簡要分析差壓變送器在液位測量中的運用。

　　差壓變送器的工作原理：

　　差壓變送器通常用于測量密閉容器內的液位，利用液體自身重力產生的壓力差來測量容器內液體的液位。其高壓側測量管（位于圖上方）由于蒸汽凝結，始終處于充滿水狀態，保持壓力恒定，而低壓側測量管（位于圖下方）與容器組成聯通器，其壓力隨容器內液位的變化成線性變化。

　　設△P為變送器接收到的差壓信號，P0為容器內部壓力，P+為變送器正壓側壓力，P-為變送器負壓側壓力；ρ為容器內液體的密度；g為重力加速度；h1為工藝零點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的高度。

　　則有：

　　P+=P0+ρgh1+ρgh

　　P-=P0+ρgh2+ρgh

　　△P=P+-P-=ρgh1-ρgh2

　　當液面由h2=0變化為h2=h1時，差壓變送器所測得的差壓由最大值變為ΔP=0，通過設置變送器，輸出電流由4mA變為20m。

　　變送器零位的設置：

　　差壓變送器測量液位時，零位的設置是非常重要的環節。當變送器的高壓（H）側、低壓（L）側與就地測量筒的高壓側、低壓側連接一致時，高壓側導壓管始終處于充滿水狀態，變送器高壓端測得壓力為P+kPa，變送器的低壓側與低壓側導壓管相連，測得壓力為P-kPa，則變送器測得實際差壓為（P+-P-）kPa。容器液位最低時，差壓值最大，對應于變送器內部設置LRV，也就是變送器的零位，此時變送器輸出電流4mA，容器液位最高時，差壓值為0，對應于變送器內部設置URV，也就是變送器的滿度，此時變送器輸出電流20mA。當變送器的高壓（H）側、低壓（L）側與就地測量筒的高壓側、低壓側連接相反時，需要對變送器內部設置進行修改：即將變送器的LRV設置為（P--P+）kPa（這個差值為負數），也就是說，無論變送器與導壓管怎樣連接，變送器的滿度對應于測量容器的滿水位，差壓始終為0，即變送器的滿度URV為0kPa，輸出電流20mA。當變送器的高壓側與導壓管高壓側相連時，變送器零位LRV設置為最大差壓值，當變送器的高壓側與導壓管低壓側相連時，變送器零位LRV設置為最大差壓值的負數。

　　差壓變送器的安裝要求：

　　要做到準確測量液位，除對差壓變送器進行正確選擇和校驗外，還必須注意整個系統的安裝符合要求。變送器的示值有時并不能反映被測介質的實際參數，因為測量系統本身會產生誤差。系統安裝要求包括：取壓口的開口位置、連接導管的合理鋪設和變送器的安裝位置等。

　　首先，取壓口應處于流體流動平穩和無渦流的區域，在工藝上應能保證測得所要選取的工藝參數。比如用差壓變送器測量鍋爐汽包水位時，汽包實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，兩側水位低；沿徑向，下降管較密的一側較高。某發電廠汽輪機凝汽器液位變送器由于測量點取點位置接近凝結泵入口，在凝結泵運行時造成取點位置處水面的下陷，從而導致變送器示值明顯偏低，后將測量筒的位置移至距凝結泵入口較遠處，凝汽器水位變送器與就地實際水位指示一致，保證了凝汽器安全、穩定運行。其次，測量液位時，差壓變送器測量的差壓值相對較小，一般在幾個kPa到100kPa之間，因此整個測量系統對測量精確度有很大影響。如圖1所示，在安裝導壓管時，導壓管的水平段應有一定的斜度，而且傾斜度盡可能大一點，避免在導壓管內部積存液體，致使測量不準，在變送器量程很小的情況下，會造成變送器輸出的波動。此外，變送器投運時，應盡量排空導壓管液柱內的氣泡，這些積存的氣體會影響測量的準確度。還可以考慮在導壓管的上部拐彎最高處安置排氣裝置。

　　差壓變送器的應用很廣泛，為保證其準確性、正常運行，定期檢查、校準是很有必要的。

　　現介紹一種不用拆除導壓管就進行現場校準的方法。

　　我們知道差壓變送器在應用中是與導壓管相連接的，通常的做法，需要把導壓管和差壓變送器的接頭拆開，再接入壓力源進行校準。這樣是很麻煩的，并且工作和勞動強度大，最擔心的是拆裝接頭時把導壓管扳斷或出現泄漏問題。我們知道不管什么型號的差壓變送器，其正、負壓室都有排氣、排液閥或旋塞;這就為我們現場校準差壓變送器提供了方便，也就是說不用拆除導壓管就可校準差壓變送器。對差壓變送器進行校準時，先把三閥組的正、負閥門關閉，打開平衡閥門，然后旋松排氣、排液閥或旋塞放空，然后用自制的接頭來代替接正壓室的排氣、排液閥或旋塞;而負壓室則保持旋松狀態，使其通大氣。壓力源通過膠皮管與自制接頭相連接，關閉平衡閥門，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，通電預熱后開始校準。

　　常規差壓變送器的校準:

　　先將阻尼調至零狀態，先調零點，然后加滿度壓力調滿量程，使輸出為20mA,在現場調校講的是快，在此介紹零點、量程的快速調校法。調零點時對滿度幾乎沒有影響，但調滿度時對零點有影響，在不帶遷移時其影響約為量程調整量的1/5，即量程向上調整1mA，零點將向上移動約0.2mA,反之亦然。例如:輸入滿量程壓力為100Kpa,該讀數為19.900mA,調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，則零點增加1/5×0.125=0.025.調零點電位器使輸出為20.000mA.零點和滿量程調校正常后，再檢查中間各刻度，看其是否超差?必要時進行微調。然后進行遷移、線性、阻尼的調整工作。

　　智能差壓變送的校準：

　　用上述的常規方法對智能變送器進行校準是不行的，因為這是由HART變送器結構原理所決定。因為智能變送器在輸入壓力源和產生的4-20mA電流信號之間，除機械、電路外，還有微處理芯片對輸入數據的運算工作。因此調校與常規方法有所區別。;對校準就有:“設定量程”、“重定量程”、“微調”之分。其中“設定量程”操作主要是通過LRV.URV的數字設定來完成配置工作，而“重定量程"操作則要求將變送器連接到標準壓力源上，通過一系列指令引導，由變送器直接感應實際壓力并對數值進行設置。而量程的初始、最終設置直接取決于真實的壓力輸入值。但要看到盡管變送器的模擬輸出與所用的輸入值關系正確，但過程值的數字讀數顯示的數值會略有不同，這可通過微調項來進行校準。由于各部分既要單獨調校又必需要聯調，因此實際校準時可按以下步驟進行:

　　1、先做一次4-20mA微調，用以校正變送器內部的D/A轉換器，由于其不涉及傳感部件，無需外部壓力信號源。

　　2、再做一次全程微調，使4-20mA、數字讀數與實際施加的壓力信號相吻合，因此需要壓力信號源。

　　3、最后做重定量程，通過調整使模擬輸出4-20mA與外加的壓力信號源相吻合，其作用與變送器外殼上的調零（Z）、調量程（R）開關的作用完全相同。2^8}2y9C6b.D

　　建議：調校工作結束后，要把排氣、排液閥或和旋塞旋回原位，并應纏上生料帶，要旋緊保證不泄漏，但旋緊前應該先進行正、負壓室的排氣、排液工作。此時還可利用工藝壓力，進行簡易的變送器靜壓誤差檢查工作。

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