雙法蘭差壓液位變送器與浮筒液位計(jì)的比較

20 化 工 自 動(dòng) 化 及 儀 表 第 42卷
雙法蘭差壓 液位變送器 與浮筒液位計(jì)的 比較
劉子云
(中國(guó)神華煤制油化工有限公司北京工程分公司，北京 100011)
摘 要 從測(cè)量原理、零點(diǎn)與量程的計(jì)算方法、測(cè)量精度、測(cè)量穩(wěn)定性、價(jià)格及維護(hù)成本等方面對(duì)雙法蘭
羞壓液位變送器與浮筒液位計(jì)進(jìn)行 了比較。結(jié)果表明：除了雙法蘭差壓液位變送器的適用介質(zhì)溫度范
圍小于浮筒液位計(jì)外，在測(cè)量精度、測(cè)量范圍、穩(wěn)定性、調(diào)校方法及價(jià)格等方面均優(yōu)于浮筒液位計(jì)。而
且，在一定的測(cè)量范圍內(nèi)，可以用雙法蘭差壓液位變送器替代浮筒液住計(jì)獲得被測(cè)容器的真實(shí)液位。
關(guān)鍵詞 雙法蘭差壓液位變送器 浮筒液位計(jì) 零點(diǎn)與量程計(jì)算 精度 測(cè)量原理
中圖分類(lèi)號(hào) TH816 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1000—3932(2015)叭-0020-06
在煉油、石油化工、煤化工及煤制油等工業(yè)領(lǐng) 示，其中LT為測(cè)量容器 V的液位的雙法蘭差壓
域，液位是重要的工藝參數(shù)之一。測(cè)量液位的儀 變送器，LG為與被測(cè)容器相連接的就地液位計(jì)。
表種類(lèi)繁多，如伺服液位計(jì)、差壓式液位變送器、 就地液位計(jì) LG通常是玻璃板(管)液位計(jì)，采用
超聲波液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、鋼帶液位計(jì)及浮筒液 連通器原理，在保溫完好的情況下，可以直接觀察
位計(jì)等 ，需依據(jù)工藝的實(shí)際工況，選用不同類(lèi)型 現(xiàn)場(chǎng)被測(cè)容器的實(shí)際液位。
的液位計(jì)。較為常用的液位測(cè)量?jī)x表是雙法蘭差
壓液位變送器和浮筒液位計(jì)，筆者將從雙法蘭差
壓液位變送器與浮筒液位計(jì)的測(cè)量原理、維護(hù)調(diào)
校方法、測(cè)量精度、穩(wěn)定性及零點(diǎn)與量程的計(jì)算方
法等方面對(duì)二者進(jìn)行比較。
1 問(wèn)題的提出
般來(lái)說(shuō)，在工程項(xiàng) 目的《儀表專(zhuān)業(yè)工程統(tǒng)
一
規(guī)定》或裝置的《儀表說(shuō)明書(shū)》中，液位儀表的
一
I T
選型原則是：對(duì)于測(cè)量范圍在 2 000ram以?xún)?nèi)、比
重為0．5—1．5的液體液面測(cè)量，與測(cè)量范圍在 圖 1 雙法蘭差壓液位 變送器安裝示意 圖
1 200mm以?xún)?nèi)、比重差為0．5～1．5的液體界面測(cè)
量，優(yōu)先選用外浮筒液位計(jì)。筆者對(duì)雙法蘭差壓 由液柱壓強(qiáng)公式 P=pgh可得 ：
液位變送器進(jìn)行分析研究后認(rèn)為此原則定值得商 △p=p+～p ：plgHl+pgh+P3g(H3一h)一P2gH2+AZ
一
榷。實(shí)踐表明：利用雙法蘭差壓液位變送器不僅
=pgh p3g(H3一h)一P2gH3+z~Z (1)
可以在大的測(cè)量范圍內(nèi)準(zhǔn)確地測(cè)量液位，在小測(cè)
式中 g——重力加速度 ，9．80m／s ；
量范圍內(nèi)也同樣可以準(zhǔn)確測(cè)量。因此，在液位測(cè)
日廣一雙法蘭差壓液位變送器到被測(cè)容器
量與界面測(cè)量中，只要利用就地液位計(jì)或其他手
正取壓點(diǎn)的高度，m；
段能獲得在一定測(cè)量范圍內(nèi)被測(cè)容器的真實(shí)液
日f(shuō)_一 雙法蘭差壓液位變送器到被測(cè)容器
位，原則上可以用雙法蘭差壓液位變送器來(lái)替代
負(fù)取壓點(diǎn)的高度，m；
浮筒液位計(jì)。
日『一一被測(cè)容器正、負(fù)取壓點(diǎn)之間的高度
2 雙法蘭差壓液位變送器
(H3=日2一H1)，m；
2．1 測(cè)量原理
雙法蘭差壓液位變送器的安裝方式如圖 1所
收稿日期：2014．11—13(修改稿)第 1期 劉子云．雙法蘭差壓液位變送器與浮筒液位計(jì)的比較 21
Ap——雙法蘭差壓液位變送器正、負(fù)壓室 式(3)且忽略了被測(cè)容器內(nèi)液體上部的氣體與變
之間的壓差 ，kPa； 送器的零點(diǎn)漂移。由此計(jì)算的差壓液位變送器零
△z——雙法蘭差壓液位變送器產(chǎn)生的零點(diǎn) 點(diǎn)與量程必然導(dǎo)致液位測(cè)量不準(zhǔn)，因此無(wú)法按式
漂移； (2)、(3)準(zhǔn)確計(jì)算雙法蘭差壓液位變送器的零點(diǎn)
P——在設(shè)計(jì)溫度和壓力下，被測(cè)容器內(nèi) 與量程。
介質(zhì)的密度，kg／m ； 分析式(1)，當(dāng)雙法蘭差壓液位變送器按設(shè)
p?！p法差壓液位變送器正取壓毛細(xì)管 計(jì)要求安裝后，變送器到正、負(fù)取壓法蘭間的距離
硅油密度，kg／m ； 日 和 日 可以用直尺準(zhǔn)確測(cè)量，即 日 和 日：是定
P ——雙法差壓液位變送器負(fù)取壓毛細(xì)管 值；H 是正、負(fù)取壓法蘭之間的距離，也是一個(gè)定
硅油密度(通常情況下與P 的值相 值；g是重力加速度。盡管在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中很
等)，kg／m ； 難獲取P與P 的準(zhǔn)確值，但在相對(duì)穩(wěn)定(被測(cè)容
P ——在設(shè)計(jì)溫度和壓力下，被測(cè)容器內(nèi) 器內(nèi)的溫度、壓力相對(duì)穩(wěn)定)的情況下，P、P 、P 與
液體上部氣體介質(zhì)的密度，kg／m。。 P 的數(shù)值是相對(duì)固定的，也可以看成常數(shù)；△z是
零點(diǎn)漂移 △z具體包括：由雙法蘭膜片接觸 由各種因素產(chǎn)生的變送器零點(diǎn)漂移，很難準(zhǔn)確得
不同的介質(zhì) (被測(cè)容器內(nèi)液體與液體上部的氣 知 △z的數(shù)值，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定的情
體)所產(chǎn)生的溫度差造成的雙法蘭差壓液位變送 況下，△ 是一個(gè)定值。從式(1)可以看出，差壓
器零點(diǎn)漂移；由于環(huán)境溫度對(duì)毛細(xì)管內(nèi)硅油的影 液位變送器正、負(fù)壓室的壓差 △p與被測(cè)容器的
響所引起的雙法蘭差壓液位變送器零點(diǎn)漂移 ； 液位 h之間是線性關(guān)系，除了被測(cè)容器液位 h是
由于安裝引起的雙法蘭差壓液位變送器零點(diǎn)漂 變量外，其余參數(shù)均可以看成常數(shù)。由此可見(jiàn)，差
移；其他原因引起的雙法蘭差壓液位變送器零點(diǎn) 壓液位變送器正、負(fù)壓室的壓差 △p是被測(cè)容器
漂移。 液位 h的一次函數(shù)，其表達(dá)式為：
從式(1)可以看出，雙法蘭差壓液位變送器 Ap=Kh+C (4)
正、負(fù)壓室間的差壓 △p是隨著被測(cè)容器內(nèi)介質(zhì) 其中，h為差壓液位變送器的指示液位，此值
高度 h變化而變化的，此壓差被轉(zhuǎn)換為4～20mA 為與變送器相連接的 DCS或其他儀表的顯示值，
后輸出。 即由差壓液位變送器的輸出(4～20mA)轉(zhuǎn)換成的
液位顯示值；K和c分別為 邸 一次函數(shù)的斜率和
2．2 零點(diǎn)與量程的計(jì)算 截距，均為待求常數(shù)。
根據(jù)式(1)，當(dāng) h：0時(shí)： 利用差壓液位變送器測(cè)量液位的目的就是要
卸0=p3gH3一P2gH3+△Z (2) 使差壓變送器的測(cè)量輸出值h與被測(cè)容器內(nèi)的實(shí)
當(dāng)h=H 時(shí)： 際液位 的值相一致，即 h=h 。則式(4)可以
ApIo0=pgH3一P2gH3+AZ (3) 改寫(xiě)成 ：
其中，△p。和 △p ∞分別為雙法蘭差壓液位變 Ap=K h +C (5)
送器的零點(diǎn)和量程。 對(duì)于智 能差 壓變 送器，可 以通 過(guò) 375或
式(1)是計(jì)算差壓液位變送器零點(diǎn)與量程的 BT200等智能通信器直接讀出與實(shí)際液位相對(duì)應(yīng)
常規(guī)關(guān)系式。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，被測(cè)容器內(nèi) 的△p；h 的值可以通過(guò)安裝在被測(cè)容器上的就地
的溫度、壓力與設(shè)計(jì)給定的溫度、壓力均有偏差， 液位計(jì)觀測(cè)；K 、C 分別為 △p一次函數(shù)的斜率和
這就使得無(wú)法準(zhǔn)確得知被測(cè)容器內(nèi)的液體密度 截距，為待求常數(shù)。
P，被測(cè)容器內(nèi)液體上部的氣體密度 P 和差壓液 由于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不允許出現(xiàn)實(shí)際液位為
位變送器所產(chǎn)生的零點(diǎn)漂移 △z。由于上述原因， 最低或最高的工況，因此，不能直接觀測(cè)差壓液位
在實(shí)際應(yīng)用中計(jì)算雙法蘭差壓液位變送器的零點(diǎn) 變送器的零點(diǎn)與量程。筆者利用式(5)間接地計(jì)
時(shí)，忽略了被測(cè)容器內(nèi)液體上部的氣體與變送器 算出了差壓液位變送器的準(zhǔn)確零點(diǎn)與量程，具體
的零點(diǎn)漂移；在計(jì)算雙法蘭差壓液位變送器的量 步驟如下：
程時(shí)，將設(shè)計(jì)給定的被測(cè)容器介質(zhì)密度直接代入 a．在生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定的情況下，當(dāng)被測(cè)容22 化 工 自 動(dòng) 化 及 儀 表 第 42卷
器就地液位計(jì)指示為h． 時(shí)，利用與差壓液位變送
器相連接的手操器(375或 BT200等)觀測(cè)與 h．
相對(duì)應(yīng)的差壓液位變送器正、負(fù)壓室的壓差 △p ，
即可得 △p與 h 的一次函數(shù)的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(△p ，
hl )；
b．一段時(shí)間后，當(dāng)被測(cè)容器就地液位計(jì)指示