分析差压变送器测量液位原理及校准方式

　　在工业生产领域随处可见差压变送器，它是一种热工测量仪表种类，主要作用于测量液体介质的压力，应用范围愈加广泛。

　　差压变送器但作为通用型的测量仪表，也会在作业过程中出现故障，那么在生产中出现故障问题，我们需要及时的解决，如不迅速处理，必定会在一定程度上影响生产的正常进行，有的严重故障甚至会危及人身安全。

　　此文便是美安特仪表通过长期积累的经验，简要分析差压变送器在液位测量中的运用。

　　差压变送器的工作原理：

　　差压变送器通常用于测量密闭容器内的液位，利用液体自身重力产生的压力差来测量容器内液体的液位。其高压侧测量管（位于图上方）由于蒸汽凝结，始终处于充满水状态，保持压力恒定，而低压侧测量管（位于图下方）与容器组成联通器，其压力随容器内液位的变化成线性变化。

　　设△P为变送器接收到的差压信号，P0为容器内部压力，P+为变送器正压侧压力，P-为变送器负压侧压力；ρ为容器内液体的密度；g为重力加速度；h1为工艺零点到容器上部取压口的高度；h2为容器工艺液位；h为变送器到工艺液位零点的高度。

　　则有：

　　P+=P0+ρgh1+ρgh

　　P-=P0+ρgh2+ρgh

　　△P=P+-P-=ρgh1-ρgh2

　　当液面由h2=0变化为h2=h1时，差压变送器所测得的差压由最大值变为ΔP=0，通过设置变送器，输出电流由4mA变为20m。

　　变送器零位的设置：

　　差压变送器测量液位时，零位的设置是非常重要的环节。当变送器的高压（H）侧、低压（L）侧与就地测量筒的高压侧、低压侧连接一致时，高压侧导压管始终处于充满水状态，变送器高压端测得压力为P+kPa，变送器的低压侧与低压侧导压管相连，测得压力为P-kPa，则变送器测得实际差压为（P+-P-）kPa。容器液位最低时，差压值最大，对应于变送器内部设置LRV，也就是变送器的零位，此时变送器输出电流4mA，容器液位最高时，差压值为0，对应于变送器内部设置URV，也就是变送器的满度，此时变送器输出电流20mA。当变送器的高压（H）侧、低压（L）侧与就地测量筒的高压侧、低压侧连接相反时，需要对变送器内部设置进行修改：即将变送器的LRV设置为（P--P+）kPa（这个差值为负数），也就是说，无论变送器与导压管怎样连接，变送器的满度对应于测量容器的满水位，差压始终为0，即变送器的满度URV为0kPa，输出电流20mA。当变送器的高压侧与导压管高压侧相连时，变送器零位LRV设置为最大差压值，当变送器的高压侧与导压管低压侧相连时，变送器零位LRV设置为最大差压值的负数。

　　差压变送器的安装要求：

　　要做到准确测量液位，除对差压变送器进行正确选择和校验外，还必须注意整个系统的安装符合要求。变送器的示值有时并不能反映被测介质的实际参数，因为测量系统本身会产生误差。系统安装要求包括：取压口的开口位置、连接导管的合理铺设和变送器的安装位置等。

　　首先，取压口应处于流体流动平稳和无涡流的区域，在工艺上应能保证测得所要选取的工艺参数。比如用差压变送器测量锅炉汽包水位时，汽包实际水位在汽包轴向和径向上的分布是不同的，一般在轴向，中间水位高，两侧水位低；沿径向，下降管较密的一侧较高。某发电厂汽轮机凝汽器液位变送器由于测量点取点位置接近凝结泵入口，在凝结泵运行时造成取点位置处水面的下陷，从而导致变送器示值明显偏低，后将测量筒的位置移至距凝结泵入口较远处，凝汽器水位变送器与就地实际水位指示一致，保证了凝汽器安全、稳定运行。其次，测量液位时，差压变送器测量的差压值相对较小，一般在几个kPa到100kPa之间，因此整个测量系统对测量精确度有很大影响。如图1所示，在安装导压管时，导压管的水平段应有一定的斜度，而且倾斜度尽可能大一点，避免在导压管内部积存液体，致使测量不准，在变送器量程很小的情况下，会造成变送器输出的波动。此外，变送器投运时，应尽量排空导压管液柱内的气泡，这些积存的气体会影响测量的准确度。还可以考虑在导压管的上部拐弯最高处安置排气装置。

　　差压变送器的应用很广泛，为保证其准确性、正常运行，定期检查、校准是很有必要的。

　　现介绍一种不用拆除导压管就进行现场校准的方法。

　　我们知道差压变送器在应用中是与导压管相连接的，通常的做法，需要把导压管和差压变送器的接头拆开，再接入压力源进行校准。这样是很麻烦的，并且工作和劳动强度大，最担心的是拆装接头时把导压管扳断或出现泄漏问题。我们知道不管什么型号的差压变送器，其正、负压室都有排气、排液阀或旋塞;这就为我们现场校准差压变送器提供了方便，也就是说不用拆除导压管就可校准差压变送器。对差压变送器进行校准时，先把三阀组的正、负阀门关闭，打开平衡阀门，然后旋松排气、排液阀或旋塞放空，然后用自制的接头来代替接正压室的排气、排液阀或旋塞;而负压室则保持旋松状态，使其通大气。压力源通过胶皮管与自制接头相连接，关闭平衡阀门，并检查气路密封情况，然后把电流表（电压表）、手操器接入变送器输出电路中，通电预热后开始校准。

　　常规差压变送器的校准:

　　先将阻尼调至零状态，先调零点，然后加满度压力调满量程，使输出为20mA,在现场调校讲的是快，在此介绍零点、量程的快速调校法。调零点时对满度几乎没有影响，但调满度时对零点有影响，在不带迁移时其影响约为量程调整量的1/5，即量程向上调整1mA，零点将向上移动约0.2mA,反之亦然。例如:输入满量程压力为100Kpa,该读数为19.900mA,调量程电位器使输出为19.900+（20.000-19.900）×1.25=20.025mA.量程增加0.125mA，则零点增加1/5×0.125=0.025.调零点电位器使输出为20.000mA.零点和满量程调校正常后，再检查中间各刻度，看其是否超差?必要时进行微调。然后进行迁移、线性、阻尼的调整工作。

　　智能差压变送的校准：

　　用上述的常规方法对智能变送器进行校准是不行的，因为这是由HART变送器结构原理所决定。因为智能变送器在输入压力源和产生的4-20mA电流信号之间，除机械、电路外，还有微处理芯片对输入数据的运算工作。因此调校与常规方法有所区别。;对校准就有:“设定量程”、“重定量程”、“微调”之分。其中“设定量程”操作主要是通过LRV.URV的数字设定来完成配置工作，而“重定量程"操作则要求将变送器连接到标准压力源上，通过一系列指令引导，由变送器直接感应实际压力并对数值进行设置。而量程的初始、最终设置直接取决于真实的压力输入值。但要看到尽管变送器的模拟输出与所用的输入值关系正确，但过程值的数字读数显示的数值会略有不同，这可通过微调项来进行校准。由于各部分既要单独调校又必需要联调，因此实际校准时可按以下步骤进行:

　　1、先做一次4-20mA微调，用以校正变送器内部的D/A转换器，由于其不涉及传感部件，无需外部压力信号源。

　　2、再做一次全程微调，使4-20mA、数字读数与实际施加的压力信号相吻合，因此需要压力信号源。

　　3、最后做重定量程，通过调整使模拟输出4-20mA与外加的压力信号源相吻合，其作用与变送器外壳上的调零（Z）、调量程（R）开关的作用完全相同。2^8}2y9C6b.D

　　建议：调校工作结束后，要把排气、排液阀或和旋塞旋回原位，并应缠上生料带，要旋紧保证不泄漏，但旋紧前应该先进行正、负压室的排气、排液工作。此时还可利用工艺压力，进行简易的变送器静压误差检查工作。

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