雙法蘭差壓變送器液位測量校驗全面解析

液位是石油化工生產過程中的重要參數之一。精確可靠地測量介質液位是工業(yè)生產的需要, 也是從事儀表自動化維護工作的職責。液位測量的技術和方法有很多, 如直讀法、浮力法、靜壓法、電容法、放射性同位素法、超聲波法、微波法以及激光法等[ 1] , 而利用靜壓原理的雙法蘭差壓變送器測量液位是石油化工生產中經常采用的液位測量方式。
當需要將變送器和工藝測量介質隔離開時, 可以選用雙法蘭差壓變送器。 如: 當過程介質溫度超出變送器的正常工作溫度范圍, 并且用引壓管也不能將溫度降至變送器的正常工作溫度范圍內時; 當過程介質有腐蝕性, 需要經常更換或需要使用特殊的防腐蝕材料時; 當過程介質中有很多固體顆?；蜻^程介質凝固點為常溫, 無法用引壓管引出時; 當飲食行業(yè)需要方便地清洗, 防止批量之間污染時;當進行密度或界面測量等各種情況時, 均可以選用雙法蘭差壓變送器[3] 。作為敏感的金屬膜盒通過鎧裝毛細管與變送器的測量室相連接,在膜盒、鎧裝毛細管和測量室所組成的封閉系統(tǒng)內充有密封液體（ 一般為硅油） 作為傳壓介質。為使毛細管經久耐用, 其外部均套有金屬蛇皮管保護。本文針對在大量程、高溫、高黏度、易結晶及強腐蝕情況下使用雙法蘭差壓變送器測量液位的系統(tǒng), 對其不同的安裝位置和形式, 如就計算遷移量及校驗的問題作系統(tǒng)的全面解析。
2 雙法蘭差壓變送器的安裝方式和計算[2]
雙法蘭差壓變送器可以安裝在任何高度和位置。但是用于真空場合時, 雙法蘭差壓變送器的安裝高度不能高于低壓室法蘭的水平線, 此時最好采用微波液位計來測量液位最為合適,本文在此不再探討微波液位計測量液位的安裝方式和運用等。
在液位測量中, 雙法蘭差壓變送器通常用于密閉容器, 可以消除密閉容器中氣體壓力變化的影響。當用于開口容器時, 則高壓側法蘭與容器低端法蘭連接, 而低壓室法蘭應置于大氣中, 但可以有置放位置的變化。
2.1 雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器上
1） 雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線上, 且高低壓室法蘭與容器低端法蘭在一條水平線上。如圖1所示, 高壓室法蘭與容器低端法蘭相連接, 并且高壓室法蘭、低壓室法蘭與容器低端法蘭在一條水平線上。
則變送器量程為L = Hρ1 , 零點遷移量為A1 =h1 ρ1 , 最低測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差為△ρ1=h1 ρ1=A1
最高測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差為△ρ2=（h1+H）ρ1=Hρ1+A1
式中 H-最低測量液位到最高測量液位之間的高度;h1-最低測量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度;ρ1-被測液體介質的密度。
變送器檢驗范圍為△ρ=△ρ1~△ρ2=A1~（Hρ+A1）對應于變送器的輸出（ 若變送器為正作用）為4~ 20mA.
2） 雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線以上, 且低壓室法蘭與容器低端法蘭在一條水平線上。如圖2 所示, 高壓室法蘭與容器低端法蘭相連接, 并且高壓室法蘭、低壓室法蘭與容器低端法蘭在一條水平線上。但是雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線以上。

則變送器量程, 零點遷移量, 最低測量液位時作用于變送器上等效靜壓差, 最高測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差, 變送器檢驗范圍均與本節(jié)
1） 相同。對應于變送器的輸出（ 若變送器為正作用） 為4~ 20 mA 。
3） 雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線以上, 且低壓室法蘭與容器低端法蘭不在一條水平線上, 如圖3 所示。雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線以上, 高壓室法蘭與容器低端法蘭相連接, 低壓室法蘭與容器低端法蘭不在一條水平線上。
則 變送器量程為L=Hρ1,零點遷移量為A2=h1ρ1-h2ρ0（ρ0為毛細管中硅油密度）。為了避免變送器在測量過程中出現死區(qū), 必須使h1ρ1≥h2ρ0, 否則將會出現實際測量范圍小于變送器檢驗范圍的現象。最低測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差為△ρ1=h1ρ1-h2ρ0=A2最高測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差為△ρ2=（h1+H）ρ1-H2ρ0=Hρ1+A2變送器檢驗范圍為△ρ=△ρ1~△ρ2=A2~（Hρ1+A2）, 對應于變送器的輸出（ 若變送器為正作用） 為4 ~ 20 mA。
4） 雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線以下, 高壓室法蘭與容器低端法蘭相連接, 低壓室法蘭與容器低端法蘭在一條水平線上,如圖4 所示。則變送器量程, 零點遷移量, 最低測量液位時作用于變送器上等效靜壓差, 最高測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差, 變送器檢驗范圍均與本節(jié)1） 相同。對應于變送器的輸出（ 若變送器為正作用） 也為4 ~ 20 mA。
5） 雙法蘭差壓變送器安裝在開口容器低端法蘭水平線以下, 且低壓室法蘭與容器低端法蘭不在一條水平線上, 如圖5 所示。高壓室法蘭與容器低端法蘭相連接, 低壓室法蘭與容器低端法蘭不在一條水平線上。

則 變送器量程為L=Hρ1,零點遷移量為A3=h1ρ1+h2ρ0, 最低測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差為△ρ1=h1ρ1+h2ρ0=A3最高測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差為△ρ2=（h1+H）ρ1+h2ρ0=Hρ1+A3變送器檢驗范圍為△ρ=△ρ1~△ρ2=A3~（Hρ1+A3）對應于變送 器的輸出（ 若變送器為正作用） 為4~20 mA 。
2. 2 雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器上
1） 雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器低端法蘭水平線上, 且高低壓室法蘭與容器高低端法蘭相連接, 并且變送器與容器低壓法蘭在一條水平線上, 如圖6 所示。

則 變送器量程為L=Hρ1, 零點遷移量為A4=h1ρ1-h3ρ0（ρ0為毛細管中硅油密度） , 最低測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差為△ρ1=h1ρ1-h3ρ0=A4, 最高測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差為△ρ2=（h1+H）ρ1-h3ρ0=Hρ1+A4式中 h3-容器高低端法蘭中心線之間的距離。
變送器檢驗范圍為△ρ=△ρ1~△ρ2=A4~（Hρ1+A4）,對應于變送器的輸出（ 若變送器為正作用） 為4~20mADC。
2） 雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器低端法蘭水平線以下, 且高低壓室法蘭與容器高低端法蘭相連接, 并且變送器安裝在密閉容器低端法蘭水平
線以下, 如圖7所示。則變送器量程, 零點遷移量, 最低測量液位時作用于變送器上等效靜壓差, 最高測量液位時作用于變送器上等效靜壓差, 變送器檢驗范圍, 均與本節(jié)1） 同。
對應于變送器的輸出（ 若變送器為正作用） 為4~20mADC。

3） 雙法蘭差壓變送器高低壓室法蘭與容器高低端法蘭相連接, 并且變送器安裝在密閉容器高低端法蘭水平線之間, 如圖8所示。
那 么變送器量程為L=Hρ1, 零點遷移量為A4=h1ρ1-h3ρ0.為了避免變送器在測量過程中出現死區(qū), 必須使h1ρ1≥h3ρ0, 否則將會出現實際測量范圍小于變送器檢驗范圍的現象。最低測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差為△ρ1=h1ρ1-h3ρ0=A4

最高測量液位時, 作用于變送器上等效靜壓差為△ρ2=（h1+H）ρ1-h3ρ0=Hρ1+A4變送器檢驗范圍為△ρ=△ρ1~△ρ2=A4~（Hρ1+A4）, 對應于變送器的輸出（ 若變送器為正作用） 為4~20 mA。
4） 雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器高端法蘭水平線以上, 且高低壓室法蘭與容器高低端法蘭相連接, 如圖9 所示。