双法兰差压变送器在液位测量中的应用

1概述
　　在制糖生产过程中，常常需要对某些设备(如箱、槽、罐)的液位进行测量和调节.通过对这些设备的液位测量和调节,可以正确:地求得容器中贮藏物料的容量和重量;随时知道容器内液位的高低,对液位上、下限进行报警;连续地对生产过程进行监控,使液位保持在所要求的高度。
 
　　目前测量液位的方法及仪表很多,如直烫怯、浮力法、静压法、电容法、放射性同位素法.超声波法、微波法以及激光法等.但是在制糖生产当中.存在着许多特殊的液体介质,这些液体具有腐蚀性或含有结晶颗粒,粘度大,易凝固等。为了解决导压管线被腐蚀或被堵塞的问题,可选用双法兰差压变送器来测.量液位,如图1所示。作为敏感元件的金属膜盒1通过铠装毛细管2与变送器3的测量室相连,在膜盒、铠装毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有密封液体(一般为硅油)作为传压介质。为使毛细管经久耐用,其外部均套有金属蛇皮管保护。关于变送器的工作原理在此不再多述,本文主要就双法兰差压变送器在液位测量系统中,对于不同的安装位置和形式，如何分析计算迁移量的问题作-详细介绍,并归纳出一种双法兰差压变送器的“计算校验法”。
2变送器在液位测量中的安装及计算
　　变送器(本文以FC系列仪表中的双法兰差压变送器-FFD为例)可安装在任何高度和位置。但是用于真空场合.变送器的安装位置不能高于低压室法兰的水平线。在液位测量中,变送器通常用于密闭容器,如图1所示,高压室法兰用来消除容器内压力(或真空)变化的影响,低压室法兰用来测量容器内液体的液位.如果用于开口容器，则高压室法兰应与容器低端法兰相接,而低压室法兰应置于大气中,并保持与高压室法兰同样高度。
2.1变送器安装在开口容器低端法兰水平线以下(图2)
 
　　如图2所示,高压室法兰与容器低端法兰相接,而低压室法兰安装在与高压室法兰同一水平线上的大气中。那么变送器量程为
L=H·ρ
　　零点迁移量为
A=h1·ρ1-h2·ρ2
　　最低测量液位时,作用于变送器上的等效静压差为
△P1=h1·ρ1-h2*ρ2=A.
　　最高测量液位时,作用于变送器上的等效静压差为
△P2=(H+h1)·ρ1-h2*ρ2=H·ρ1+A
　　式中h2一变送器正、负压室中心线到容器低端法兰中心线之间的高度。ρ2一一变送器铠装毛细管内液体的密度。变送器校验范围为
△P=△P1~△P2=A~H·ρ1+A
　　对应于变送器的输出(若变送器为正作用)为4~20mA.DC。
2.3变送器安装在密闭容器低端法兰水平线以下(图4)
　　图4所示,高压室法兰与容器高端法兰相接,低压室法兰与容器低端法兰相接。则变送器量程为
L=H·ρ1
零点迁移量为
A=h3·ρ2-h1·ρ1
 
　　最低测量液位时，作用于变送器上的等效静压为
△P=h3·ρ2--h1·ρ1=A
　　最高测量液位时,作用于变送器上的等效静压差为
△P2=h3·ρ2-h1·ρ1-H·ρ1=A-H·ρ1
式中h3--容器高低端法兰中心线之间的高度。
变送器校验范围为
△P=△P1~△P2:=A~A-H·ρ1
　　对应于变送器的输出(若变送器为反作用)为4~20mA.DC.
2.4变送器安装在密闭容器低端法兰水平线以上(图5)
 
　　图5所示,高压室法兰与容器高端法兰相接,低压室法兰与容器低端法兰相接。为避免变送器在测量过程中出现死区,应满足下列条件:
H1·ρ1≥h2·ρ2
变送器量程为
L=:H·ρ1
零点迁移量为
A=(h3-h2)·ρ2-(h1·ρ1-h2·ρ2)=h3ρ2-h·ρ1
最低测量液位时，作用于变送器上的等效静压差为
△P2=(h3-h2)·ρ2-(h1·ρ1-h2·ρ2r)=A
最高测量液位时,作用于变送器上的等效静压差为
△P2=(h3-h2)·ρ2-[(h1+H)·ρ1-h2·ρ2]=A-H·ρ1
变送器校验范围为
△P=△P1~△P2=A~A-H·ρ1
对应于变送器的输出(若变送器为反作用)为4~20mA.DC。
　　对于上述四种情况,如果变送器的高、低压室法兰的安装位置互换，可以进行同样的分析计算，只不过是零点迁移由正迁移变为负迁移而己。
3变送器的“计算校验法”
　　综上所述,我们在利用双法兰差压变送器测量液位时,由于变送器铠装毛细管内液体的密度和被测液体的密度是已知的,所以，只要确定了变送器的安装位置和形式以及被测液体的测量范围(H),准确地量取变送器的安装数据(h1、h2、h3),就可以很方便地分析计算出变送器的量程(L)、零点迁移量(A)、最低和最高测量液位时作用于变送器上的等效静压差(△P1和△P2),然后,将变送器的正、负压室法兰放在同一-高度上进行校验,校验范围为△P=△P1~△P2,对应于变送器的输出为4~20mA.DC或20~4mA.DC(根据变送器的作用方式而定)。这样,把校验后的变送器按要求安装在容器上,就可以准确地测量出容器内液体的液位了。