差壓變送器在敞口容器液位測(cè)量中的應(yīng)用方式

壓力變送器用于實(shí)現(xiàn)表壓、絕壓、負(fù)壓和真空度測(cè)量，而差壓變送器是表壓型壓力變送器的一種特殊結(jié)構(gòu)形式。它具有正壓和負(fù)壓兩個(gè)壓力接口，可用于實(shí)現(xiàn)變送器正負(fù)腔兩端壓力之差測(cè)量。差壓變送器測(cè)量原理包括電容式、壓阻式、應(yīng)變式、石英晶體式等多種形式，1151、3051、CECC、EJA系列壓力和差壓變送器是市場(chǎng)常見的產(chǎn)品，均采用24VDC標(biāo)準(zhǔn)供電，4mA～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，且具有HART協(xié)議的智能化功能。差壓變送器包括普通型和隔離液型。差壓變送器廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中，它通常是其它測(cè)量的基礎(chǔ)（如流量、液位、密度、粘度等），液位測(cè)量是常見的差壓變送器應(yīng)用方式。

針對(duì)敞口容器的液位測(cè)量，當(dāng)被測(cè)量介質(zhì)的密度變化很小甚至可以忽略時(shí)，可以使用普通型差壓變送器實(shí)現(xiàn)，僅需將被測(cè)容器工質(zhì)通過導(dǎo)壓管接入差壓變送器正腔，差壓變送器負(fù)腔直接通大氣。利用差壓變送器進(jìn)行敞口容器液位測(cè)量的一般結(jié)構(gòu)形式如圖1。

圖1中H0為敞口容器內(nèi)自由液面高度，H1為敞口容器底至差壓變送器正腔安裝位差，P0為自由液面至容器底形成壓力，P1為敞口容器底至差壓變送器正腔位差形成壓力，P2為大氣壓力，P+為差壓變送器正腔壓力，P-為差壓變送器負(fù)腔壓力。

差壓變送器負(fù)腔壓力即為大氣壓力，P-=P2。即敞口容器自由液面對(duì)應(yīng)的差壓變送器的輸出為：

ΔP=P+ - P-=[(P0+ P1+ P2)- P2]=ρH0 g+ρH1 g（1）

式（1）中：ρ為被測(cè)量液態(tài)工質(zhì)的密度，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣取Ｔ诓顗鹤兯推鳓輸出公式中，ρH0g項(xiàng)為液位實(shí)際變化量，對(duì)應(yīng)敞口容器的液位零位至液位測(cè)量上限；ρH1g項(xiàng)為安裝位置造成的差壓變送器輸出固有偏差ΔP0，此偏差可通過變送器的遷移消除。在遷移后，對(duì)應(yīng)于ΔP=ρH0g，差壓變送器輸出4mA～20mA。

此外，如圖1所示使用普通型差壓變送器進(jìn)行敞口容器液位測(cè)量時(shí)，還需注意變送器安裝位置應(yīng)低于被測(cè)量液位容器的底部，至少是使變送器實(shí)際安裝位置在容器被測(cè)量液位零位線以下，通過正遷移消除安裝位差，從而避免實(shí)際有效測(cè)量范圍被壓縮；差壓變送器正腔引壓管的敷設(shè)布置也應(yīng)按照此原則。若采用隔離液型差壓變送器進(jìn)行敞 口容器液位測(cè)量，則要根據(jù)變送器與液位零位的實(shí)際安裝位置關(guān)系考慮差壓變送器的實(shí)際遷移。當(dāng)差壓變送器安裝位置高于液位零位時(shí)，需進(jìn)行負(fù)遷移；當(dāng)差壓變送器安裝位置低于液位零位時(shí)，需進(jìn)行正遷移。差壓變送器實(shí)際安裝位置與液位零位線的遷移量誤差，是液位測(cè)量系統(tǒng)的重要系統(tǒng)誤差構(gòu)成。

普通型差壓變送器適用于敞口容器的液位測(cè)量，但對(duì)于密閉容器的液位測(cè)量，若使用普通型差壓變送器，由于差壓變送器的負(fù)腔引壓管會(huì)有工質(zhì)蒸汽冷凝導(dǎo)致參考端壓力變化，繼而影響液位測(cè)量結(jié)果；若使用隔離液型差壓變送器，除了會(huì)增加一定采購(gòu)成本外，因?yàn)楦綦x液的密閉，還會(huì)由于容器內(nèi)外的溫度不同，以及被測(cè)工質(zhì)和隔離液工質(zhì)的不同，形成密度差異導(dǎo)致的測(cè)量誤差。

審核編輯黃昊宇