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【知识讲堂】双法兰液位计的零点迁移计算
时间:2022-07-11 10:16;作者:admin

双法兰液位计是利用双法兰差压变送器所测到的差压值来换算实际的液位的,本质上是一种特殊取压的差压变送器。它是在差压变送器正、负室取压口上接上二条毛细管,末端是两个用不锈钢膜片封闭的、固定在安装法兰上的膜盒。膜盒与毛细管和差压变送器正、负压室,内部采用真空充填方法充硅油等液体作为导压液。通过感压膜盒上的不锈钢波纹膜片感测的压强,由硅油传递至差压变送器的正、负压室。也正因为如此,当正、负压侧的法兰不处于同一水平面时,仪表本身的构造导致仪表毛细管中的硅油因自生重力的原因,在仪表正负压室产生不同的压强,带来压强差,因此需要根据仪表测量法兰的安装位置进行分析,通过计算得出此差值,用以修正输出量程的上下限,以便仪表输出正确的液位压差。

 

  双法兰液位计的高压侧是用来测量容器内的液位压强,而低压侧是用来测量仪表法兰环境压强的,在开口容器中环境压强为大气压强,封闭容器中环境压强为容器内部压强,通过这样的测量来消除掉环境压强带来的压强影响,单纯测出液位高度带来的压强变化。仪表的安装分为开口容器(与大气相通)与封闭容器,其中开口容器的安装时,应将仪表高压侧法兰安装在容器下部低端法兰上,仪表低压侧对空置于大气环境,并与高压侧法兰处于同一水平面。且无论变送器仪表表头部分处于什么位置,都应将仪表正直安装,确保膜片位置在同一水平面,尽量减少测量误差。

 

 

参数一览表

参数描述

符号

单位

量程下限

(一般数值为“0”)

PLo

Pa(帕斯卡)

量程上限

PHi

Pa(帕斯卡)

介质密度

(工艺参数提供)

ρ1

kg/m3

(千克每立方米)

填充液密度

(仪表供应商提供)

ρ0

kg/m3

(千克每立方米)

仪表法兰环境压强(开口容器中为大气压强;封闭容器中为容器内部压强)

P0

Pa(帕斯卡)

量程迁移量

ΔP

Pa(帕斯卡)

液位测量高度

H

m(米)

容器高侧法兰中心线到容器低侧法兰中心线垂直高度

h0

m(米)

液位测量下限到容器低侧法兰中心线垂直高度

h1

m(米)

容器低侧法兰中心线到仪表高压侧膜片

垂直高度

h2

m(米)

容器高侧法兰中心线到仪表低压侧膜片

垂直高度

h3

m(米)

容器介质因H带来的压强值

PH

Pa(帕斯卡)

仪表毛细管填充液因h0带来的压强值

Ph0

Pa(帕斯卡)

容器介质因h1带来的压强值

Ph1

Pa(帕斯卡)

仪表毛细管填充液因h2带来的压强值

Ph2

Pa(帕斯卡)

仪表毛细管填充液因h3带来的压强值

Ph3

Pa(帕斯卡)

零点迁移后的

量程下限

PLo'

Pa(帕斯卡)

零点迁移后的

量程上限

PHi'

Pa(帕斯卡)

重力系数(9.8)

g

N/kg(牛每千克)

仪表高压侧

Hi

仪表低压侧

Lo

 
 
垂直高度的位置以仪表膜片水平位置为零点,数值符号向上为“+”向下为“-”,以下计算中均已考虑数值符号,实际计算直接带入无符号数值即可。

 

  基本使用到的公式P=ρgh,其中根据不同介质中的不同液位高度统一计算,可以分别得出我们需要的液位测量上下限的差压量程。
 

  理想情况下:

  测量液位高度为0(m)时,仪表测到的差压值(低限值)PL=0 (Pa)

  测量液位高度为H(m)时,仪表测到的差压值(高限值)PH=ρ1gH(Pa)

 

  非理想情况下:

  需要引入因容器液位下限到膜片的高度差带来的介质压强和毛细管填充液压强的组合影响,因此就需要计算零点迁移量,也即计算出仪表膜片高低压侧的各种非测量液位产生的压强因素,并将其合并计算即得到零点迁移量,也即液位测量的修正值。

  零点迁移通用计算使用到的公式

  零点迁移量:ΔP=Ph1+Ph2-Ph3

  零点迁移后量程低限:PLo'=PLo+ΔP

  零点迁移后量程高限:PHi'=PHi+ΔP

  容器高侧法兰中心线到仪表低压侧膜片垂直高度:h3=h0+h2


 

安装状态1




 


 

安装状态2






 

安装状态3




 

 

安装状态4



 


 

安装状态5





 

安装状态6



 


 

安装状态7


  


 

  通过以上的分析和推导,我们可以根据不同的仪表安装方式进行计算得到零点迁移后的输出量程值,此量程值设置为用户量程后,即可使仪表的输出与测量液位的变化相匹配,从上位机换算出正确的液位值,同时仪表校验时也应采用迁移后的量程值范围进行校验,这样才能确保仪表的测量准确与输出准确。

  同时也可以看出在密闭容器的测量中,双法兰液位计的仪表表头位置并不影响迁移量的计算,因此可以安装在任意位置,但也需要确保液位计表头在容器高低两个法兰中间位置时,需要保证Ph1≥Ph2,避免影响正确的测量范围。



 


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