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利用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)的遷移原理以及故障分析
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利用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)的遷移原理以及故障分析

時(shí)間:2013-10-14

【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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

【液面的遷移】hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

【1 無(wú)遷移】hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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的無(wú)遷移原理hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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(jiàn),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(mǎn)液面時(shí),所測(cè)得的差壓由0 變?yōu)?0kPa。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

【負(fù)遷移】hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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(xiàn)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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

裝有隔離液罐的負(fù)遷移原理hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
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  當(dāng)H = 0 時(shí),P正= ρ1gh1 P負(fù)= ρ1g( H + h1)ΔP = P正- P負(fù)= - ρ1gHhWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  當(dāng)H = Hmax時(shí),P正= ρ1gh1 + ρgH P負(fù)= ρ1g( H +h1)hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  ΔP = P正- P負(fù)= ρgH - ρ1gH = ( ρ - ρ1) gHhWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  當(dāng)H = 0 時(shí),ΔP = - ρ1gH,在差壓變送器的負(fù)hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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(xiàn)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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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(jiàn)表1。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

調(diào)整差壓變送器量程直至輸出為20mA,輸入與輸出的關(guān)系hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
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  當(dāng)液面由空液面升至滿(mǎn)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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
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【 正遷移】hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
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  差壓變送器的正遷移原理hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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(jiàn)表2。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  差壓變送器正遷移輸入與輸出的關(guān)系hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
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  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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
【2. 4 測(cè)量范圍、量程范圍和遷移量的關(guān)系】hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    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,hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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(jiàn),正、負(fù)遷移的輸入、輸出特性曲線(xiàn)為不帶遷移量的特性曲線(xiàn)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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
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  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?chē)h(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)。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  1) 正遷移故障hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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(kāi)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(kāi)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(kāi)放空開(kāi)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(mǎn)或從旁處漏掉,或者冬季運(yùn)行伴熱管線(xiàn)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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  2) 負(fù)遷移故障hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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(kāi)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(kāi)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(kāi)放空開(kāi)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。hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  4 結(jié)論hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  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(lèi)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hWd壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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