【摘要】: 本文詳細(xì)論述了利用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)的遷移原理，并結(jié)合筆者的經(jīng)驗(yàn)給出了帶遷移的差壓變送器故障的具體分析方法。
【液面的遷移】
在應(yīng)用差壓變送器測(cè)量液面時(shí)，如果差壓變送器的正、負(fù)壓室與容器的取壓點(diǎn)處在同一水平面上，就不需要遷移。而在實(shí)際應(yīng)用中，出于對(duì)設(shè)備安裝位置和便于維護(hù)等方面的考慮，測(cè)量?jī)x表不一定都能與取壓點(diǎn)在同一水平面上; 又如被測(cè)介質(zhì)是強(qiáng)腐蝕性或重粘度的液體，不能直接把介質(zhì)引入測(cè)壓儀表，必須安裝隔離液罐，用隔離液來(lái)傳遞壓力信號(hào)，以防被測(cè)儀表被腐蝕。這時(shí)就要考慮如何消除介質(zhì)和隔離液的液柱對(duì)測(cè)壓儀表讀數(shù)造成的影響，從而提高儀表的靈敏度。遷移分為無(wú)遷移、負(fù)遷移和正遷移。
【1 無(wú)遷移】
將差壓變送器的正、負(fù)壓室與容器的取壓點(diǎn)安裝在同一水平面上，如圖1 所示。
設(shè)A 點(diǎn)的壓力為P負(fù)，B 點(diǎn)的壓力為P正，被測(cè)介質(zhì)的密度為ρ，重力加速度為g，則ΔP = P正－ P負(fù)=ρgh + P負(fù)－ P負(fù)= ρgh; 如果為敞口容器，P 負(fù)為大氣壓力，ΔP = P正－ ρgh，由此可見，如果差壓變送器正壓室和取壓點(diǎn)相連，負(fù)壓室通大氣，通過(guò)測(cè)B 點(diǎn)的表壓力就可知液面的高度。當(dāng)液面由h = 0 變化為h = hmax時(shí)，差壓變送器所測(cè)得的差壓由ΔP = 0 變?yōu)?Delta;P = ρghmax，輸出由4mA 變?yōu)?0mA。假設(shè)差壓變送器對(duì)應(yīng)液位變化所需要的儀表量程為0 ～ 30kPa，當(dāng)液面由空液面變?yōu)闈M液面時(shí)，所測(cè)得的差壓由0 變?yōu)?0kPa。
【負(fù)遷移】
如圖2 所示，為了防止密閉容器內(nèi)的液體或氣體進(jìn)入差壓變送器的取壓室，造成引壓管線的堵塞或腐蝕，在差壓變送器的正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別裝有隔離液罐，并充以隔離液，其密度為ρ1。
當(dāng)H = 0 時(shí)，P正= ρ1gh1 P負(fù)= ρ1g( H + h1)ΔP = P正－ P負(fù)= － ρ1gH
當(dāng)H = Hmax時(shí)，P正= ρ1gh1 + ρgH P負(fù)= ρ1g( H +h1)
ΔP = P正－ P負(fù)= ρgH － ρ1gH = ( ρ － ρ1) gH
當(dāng)H = 0 時(shí)，ΔP = － ρ1gH，在差壓變送器的負(fù)
壓室存在一靜壓力ρ1gH，使差壓變送器的輸出小于4mA。當(dāng)H = Hmax時(shí)，ΔP = ( ρ － ρ1) gHmax，由于在實(shí)際工作中ρ ＞ ρ1，所以，在#高液位時(shí)，負(fù)壓室的壓力也遠(yuǎn)大于正壓室的壓力，使儀表輸出仍小于實(shí)際液面所對(duì)應(yīng)的儀表輸出。這樣就破壞了變送器輸出與液位之間的正常關(guān)系。
為了使儀表輸出和實(shí)際液面相對(duì)應(yīng)，就必須把負(fù)壓室引壓管線這段H 液柱產(chǎn)生的靜壓力ρ1gH 消除掉，要想消除這個(gè)靜壓力，就要調(diào)校差壓變送器，也就是對(duì)差壓變送器進(jìn)行負(fù)遷移，ρ1gH 這個(gè)靜壓力叫做遷移量。
調(diào)校差壓變送器時(shí)，負(fù)壓室接輸入信號(hào)，正壓室通大氣。假設(shè)儀表的量程為30kPa，遷移量ρ1gH =30kPa，調(diào)校時(shí)，負(fù)壓室加壓30kPa，調(diào)整差壓變送器零點(diǎn)使其輸出為4mA; 之后，負(fù)壓室不加壓，調(diào)整差壓變送器量程直至輸出為20mA，中間三點(diǎn)按等刻度校驗(yàn)。輸入與輸出的關(guān)系見表1。
當(dāng)液面由空液面升至滿液面時(shí)，變送器差壓由ΔP = － 30kPa 變化至ΔP = 0kPa，輸出電流值由4mA 變?yōu)?0mA。
【 正遷移】
在實(shí)際測(cè)量中，變送器的安裝位置往往與#低液位不在同一水平面上，如圖3 所示。容器為敞口容器，差壓變送器的位置比#低液位低h 距離，ΔP= P = ρgH + ρgh。
當(dāng)H = 0 時(shí)，ΔP = ρgh，在差壓變送器正壓室存在一靜壓力，使其輸出大于4mA。
當(dāng)H = Hmax時(shí)，ΔP = ρgH + ρgh，變送器輸出也遠(yuǎn)大于20mA，因此，也必須把ρgh 這段靜壓力消除掉，這就是正遷移。
調(diào)校時(shí)，正壓室接輸入信號(hào)，負(fù)壓室通大氣。假設(shè)儀表量程仍為30kPa，遷移量ρgh = 30kPa。輸入與輸出的關(guān)系見表2。
如果現(xiàn)場(chǎng)所選用的差壓變送器屬智能型，能夠與HART 手操器進(jìn)行通訊協(xié)議，可以直接用手操器對(duì)其進(jìn)行調(diào)校。
【2. 4 測(cè)量范圍、量程范圍和遷移量的關(guān)系】
差壓變送器的測(cè)量范圍等于量程和遷移量之和，即測(cè)量范圍= 量程范圍+ 遷移量。如圖4 所示，
a 量程為30kPa，無(wú)遷移量，測(cè)量范圍等于量程為30kPa; b 量程為30kPa，遷移量為－ 30kPa，測(cè)量范圍為－ 30 ～ 0kPa; c 量程為30kPa，遷移量為30kPa，測(cè)量范圍為30 ～ 60kPa。由此可見，正、負(fù)遷移的輸入、輸出特性曲線為不帶遷移量的特性曲線沿表示輸入量的橫坐標(biāo)平移。正遷移向正方向移動(dòng)，負(fù)遷移向負(fù)方向移動(dòng)，而且移動(dòng)的距離即為遷移量。綜上所述，正、負(fù)遷移的實(shí)質(zhì)是通過(guò)調(diào)校差壓變送器，改變量程的上、下限值，而量程的大小不變。如果從負(fù)壓室來(lái)看，也可以簡(jiǎn)單理解為正遷移，好比在負(fù)壓室增加ρgh 遷移量，而正遷移好比在負(fù)壓室減少ρgh 遷移量。
3、利用遷移原理對(duì)液面測(cè)量方法進(jìn)行改進(jìn)從以上分析中可以了解到智能差壓變送器測(cè)液面正、負(fù)遷移的原理，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)h = 0 時(shí)，若變送器感受到的△p = 0，則不需要遷移; 若變送器感受到的△p ＞ 0。則需要正遷移; 若變送器感受到的△p ＜ 0。則需要負(fù)遷移。這樣在實(shí)際應(yīng)用中，就可以根據(jù)生產(chǎn)裝置的工藝情況和儀表的使用條件及周圍環(huán)境等靈活應(yīng)用，對(duì)差壓測(cè)量液面故障進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理并進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。
1) 正遷移故障
判斷正遷移的差壓變送器在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中測(cè)量是否準(zhǔn)確，shou先應(yīng)打開三閥組平衡閥，關(guān)閉差壓變送器三閥組的正、負(fù)壓測(cè)量室，打開儀表放空堵頭，此時(shí)儀表輸出應(yīng)≤4mA。如果輸出＞ 4mA，可能是正壓室放空堵頭或三閥組有些堵。其次，關(guān)閉正壓室取壓點(diǎn)，打開放空開關(guān)，這時(shí)輸出應(yīng)為4mA。如果輸出低于4mA，可能是遷移量變小或零位偏低;若導(dǎo)壓管有隔離罐，可能是隔離液沒(méi)有灌滿或從旁處漏掉，或者冬季運(yùn)行伴熱管線投運(yùn)溫度過(guò)高，導(dǎo)致隔離液揮發(fā)較快; 如果輸出高于4mA，說(shuō)明遷移量變大或零位偏高。
2) 負(fù)遷移故障
判斷負(fù)遷移的差壓變送器在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中測(cè)量是否準(zhǔn)確，shou先打開三閥組平衡閥，關(guān)閉差壓變送器三閥組的正、負(fù)壓測(cè)量室，打開儀表放空堵頭，儀表輸出應(yīng)為20mA。其次，關(guān)閉正、負(fù)壓室取壓點(diǎn)，打開放空開關(guān)，此時(shí)，儀表輸出應(yīng)為4mA，如果不為20mA 或4mA，應(yīng)檢查正、負(fù)壓室放空堵頭是否堵，遷移量是否改變，零位是否準(zhǔn)確，隔離液是否流失等。這兩種應(yīng)用的故障現(xiàn)象還要考慮到液位測(cè)量取壓后的正負(fù)遷移量問(wèn)題。如果遷移量沒(méi)有與實(shí)際安裝位置的遷移量相對(duì)應(yīng)，其所測(cè)量出的液位也是不準(zhǔn)確的。另外如果測(cè)量的容器內(nèi)的氣體要考慮到是否有液化或冷凝的可能。如果有單純的導(dǎo)壓管連接就需要考慮其冷凝或液化后的液體能夠回流到容器內(nèi)，不至于流進(jìn)負(fù)導(dǎo)壓管，對(duì)測(cè)量造成顯示偏小。導(dǎo)壓管中所充介質(zhì)如果隨溫度的升高而氣化，這種情況就需要定期的給引壓管內(nèi)充液。如果仍然不能保證正常的測(cè)量，那就需要考慮改變測(cè)量方式了，或需用其他方式的測(cè)量?jī)x表。
4 結(jié)論
通過(guò)對(duì)差壓液位變送器測(cè)液面遷移的原理及故障處理措施分析，說(shuō)明了怎樣在生產(chǎn)過(guò)程中檢查和處理此類儀表的故障，對(duì)怎樣處理和判斷差壓液位計(jì)故障提供了一種工作思路和方法。由于儀表檢測(cè)與控制過(guò)程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象比較復(fù)雜，正確判斷、及時(shí)處理生產(chǎn)過(guò)程中儀表故障，是儀表維護(hù)人員必須具備的能力。只有在工作實(shí)踐中不短的學(xué)習(xí)、不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，靈活運(yùn)用，才能保證生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也能提高自己的工作能力和業(yè)務(wù)水平
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