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                      差壓變送器的零點遷移

                      文章出處:華仁儀表 發表時間:2020-01-11 10:45

                       

                      內容提要:應用差壓變送器測量液面時,如果差壓變送器的正、負壓室與容器的取壓點處在同一水平面上,就不需要遷移。而在實際應用中,出于對設備安裝位置和便于維護等方面的考慮,測量儀表不一定都能與取壓點在同一水平面上;又如被測介質是強腐蝕性或重粘度的液體,不能直接把介質引入測壓儀表,必須安裝隔離液罐,用隔離液來傳遞壓力信號,以防被測儀表被腐蝕。這時就要考慮介質和隔離液的液柱對測壓儀表讀數的影響。為了能夠正確指示液位的高度,差壓變送器必須做一些技術處理——即遷移。

                       

                      一、量程調整和零點遷移

                      1、量程調整

                      在實際使用中,由于測量要求或測量條件的變化,需要改變變送器的零點或量程,為此可以對變送器進行零點遷移和量程調整。量程調整的目的是使變送器的輸出信號的上限值ymax與測量范圍的上限值xmax相對應。圖1.1為變送器量程調整前后的輸入輸出特性。

                      由圖可見,量程調整相當于改變變送器輸入輸出特性的斜率,由特性1到特性2的調整為量程增大調整。反之,由特性2到特性1的調整為量程減小調整。

                       

                       

                      對于某一已確定規格的變送器來說,它的最小量程和最大量程是固定了的,相當于變送器從零到滿刻度輸出范圍的最小輸入變化量和最大輸入變化量。這時,實際使用的量程可在最小和最大量程之間連續可調,但不允許小于最小量程或大于最大量程。

                      2、零點遷移

                      在實際測量中,為了正確選擇變送器的量程大小,提高測量準確度,常常需要將測量的起點遷移到某一數值(正值或負值),這就是所謂零點遷移。在未加遷移時,測量起始點為零;當測量的起始點由零變為某一正值時,稱為正遷移;反之,當測量的起始點由零變為某一負值時,稱為負遷移。零點調整和零點遷移的目的,都是使變送器輸出信號的下限值ymin與測量信號的下限值xmin相對應。在xmin=0時,為零點調整;在xmin≠0時,為零點遷移

                      圖1.2為變送器零點遷移前后的輸入輸出特性。由圖中可以看出,零點遷移后變送器的輸入-輸出特性沿x坐標向右或向左平移了一段距離,其斜率并沒有改變,即變送器的量程不變。若采用零點遷移,再輔以量程壓縮,可以提高儀表的測量精確度和靈敏度。

                       

                       

                      零點正、負遷移是指變送器零點的可調范圍,但它和零點調整是不一樣的。零點調整是在變送器輸入信號為零,而輸出不為零(下限)時的調整;而零點正、負遷移,是在變送器的輸入不為零時,輸出調至零(下限)的調整。如果差壓變送器的低壓引入口有輸入壓力,高壓引入口沒有,則將輸出調至零(下限)時的調整,稱為負遷移;如果差壓變送器的高壓引入口有輸入壓力,低壓引入口沒有,則把輸出調至零(下限)的調整,稱為正遷移。由于遷移是在變送器有輸入時的零點調整,所以遷移量是以能遷移多少輸入信號來表示,或是以測量范圍的百分之多少來表示。

                      3、遷移量的確認

                      由于同一臺變送器,其使用范圍有大有小,所以遷移量也成了有大有小。大多數廠家生產的變送器,遷移量都是以最大量程的百分數來表示的。例如有的變送器零點正負遷移為最大量程的±100%,這就是說,如果變送器的測量范圍為0~31.1kPa至O~186.8kPa,則當變送器高或低壓引入口通O~186.8kPa范圍內的任意壓力時,其零點都可以遷到4mA。不過高壓引入口通186.8kPa的壓力已經是測量范圍上限了,再通就是超壓,把零點調成4mA DC不是不可能,但已是沒有意義了,所以零點遷移量與使用量程之和不能超過測量范圍的限值。即:

                       

                       

                       

                       

                       

                      這樣,如果使用量程為186.8kPa,零點正遷移量便是

                       

                       

                      即不能遷了。

                      但若使用量程為62.3kPa,則零點正遷移量便是

                       

                      對負遷移來說,沒有這一限制,因為它是負壓引入口壓力,所以不管通0~186.8kPa范圍內的多大壓力,零點遷移量加上使用差壓,都不會超過測量范圍的限值。

                      4、需考慮采用零點遷移的測量對象 

                      (1) 參數的測量從某一正值開始,這時,變送器采用零點正遷移,遷移量即等于測量的初始值。   

                      (2) 被測參數從負值到正值的范圍內變化時,這時,變送器采用零點負遷移,遷移量即等于測量的初始值的絕對值。   

                      (3) 在開口容器的液位測量中,變送器安裝地點比最低液位低時,如圖4.1所示,應采用正遷移,正遷移量為

                       

                      。

                       

                       

                      式中: ΔP為差壓變送器零點正遷移量,單位是Pa;H為變送器安裝零位與最低液位間的距離,單位是m;為液體的密度,單位是kg/m3。

                      (4) 在封閉容器液位的測量中,當容器內外溫差較大,氣相容易凝結時,應采用平衡容器并對變送器作零點遷移。 

                      二、零點遷移的分類詳解

                      1、無遷移

                      將差壓變送器的正、負壓室與容器的取壓點安裝在同一水平面上,如圖2.1所示。

                       

                       

                       

                       

                      設A點的壓力為P-,B點的壓力為P+,被測介質的密度為ρ,重力加速度為g,則ΔP= P+- P-=ρgh+P--P-=ρgh;如果為敞口容器,P-為大氣壓力,ΔP=P+=ρgh,由此可見,如果差壓變送器正壓室和取壓點相連,負壓室通大氣,通過測B點的表壓力就可知液面的高度。

                      當液面由h=0變化為h=hmax時,差壓變送器所測得的差壓由ΔP=0變為ΔP=ρghmax,輸出由4mA變為20mA。

                      假設差壓變送器對應液位變化所需要的儀表量程為30kPa,當液面由空液面變為滿液面時,所測得的差壓由0變為30kPa。

                      2、負遷移

                      如圖2.2所示,為了防止密閉容器內的液體或氣體進入差壓變送器的取壓室,造成測量管線的堵塞或腐蝕,在差壓變送器的正、負壓室與取壓點之間分別裝有隔離罐,并填充隔離液,其密度為ρ1 。

                      當H=0時,P+=ρ1gh1 P-=ρ1g(H+h1)

                               ΔP= P+- P-=-ρ1gH

                      當H=Hmax時,P+=ρ1gh1 +ρgH P-=ρ1g(H+h1)

                                 ΔP= P+-P-=ρgH-ρ1gH=(ρ-ρ1) gh

                       

                         
                         


                      當H=0時,ΔP=-ρ1gH,在差壓變送器的負壓室存在一靜壓力ρ1gH,使差壓變送器的輸出小于4mA。當H=Hmax時,ΔP=(ρ-ρ1)gHmax,由于在實際工作中ρ1﹥﹥ρ,所以,在最高液位時,負壓室的壓力也遠大于正壓室的壓力,使儀表輸出仍小于實際液面所對應的儀表輸出。這樣就破壞了變送器輸出與液位之間的正常關系。為了使儀表輸出和實際液面相對應,就必須把負壓室引壓管線這段H液柱產生的靜壓力ρ1gH消除掉,要想消除這個靜壓力,就要調校差壓變送器,也就是對差壓變送器進行負遷移,ρ1gH這個靜壓力叫做遷移量。

                       

                      2.2遷移原理圖

                      調校差壓變送器時,變送器負壓室接輸入信號,正壓室通大氣。假設儀表的量程為30kPa,遷移量ρ1gH=30kPa,調校時,負壓室加壓30kPa,調整差壓變送器零點旋鈕,使其輸出為4mA;之后,負壓室不加壓,調整差壓變送器量程旋鈕,直至輸出為20mA,中間三點按等刻度校驗。輸入與輸出的關系見表1。

                       

                       

                       

                      當液面由空液面升至滿液面時,變送器差壓由ΔP=-30kPa變化至ΔP=0kPa,輸出電流值由4mA變為20mA。

                      3、正遷移

                      在實際測量中,變送器的安裝位置往往與最低液位不在同一水平面上,如圖2.3所示。容器為敞口容器,差壓變送器的位置比最低液位低h距離,ΔP=P =ρgH+ρgh。

                      當H=0時,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H=Hmax時,ΔP=ρgH+ρgh,變送器輸出也遠大于20mA,因此,也必須把ρgh這段靜壓力消除掉,這就是正遷移。

                       

                       

                      調校時,變送器正壓室接輸入信號,負壓室通大氣。假設儀表量程仍為30kPa,遷移量ρgh=30kPa。輸入與輸出的關系見表2。

                       

                       

                       

                      如果現場所選用的差壓變送器屬智能型,能夠與HART手操器進行通訊協議,可以直接用手操器對其進行調校。

                      三、遷移的差壓變送器故障分析

                      1、正遷移故障

                      判斷正遷移的差壓變送器在現場使用過程中測量是否準確,首先應關閉差壓變送器三閥組的正、負壓測量室,打開平衡閥及儀表放空堵頭,此時儀表輸出應低于4mA。如果輸出不低于4mA,可能是正壓室引線或三閥組有些堵。其次,關閉正壓室取壓點,打開放空開關,這時輸出應為4mA。如果輸出低于4mA,可能是遷移量變小或零位偏低;若灌有隔離液,可能是隔離液沒有灌滿或從旁處漏掉;如果輸出高于4mA,說明遷移量變大或零位偏高。

                      2、負遷移故障

                      判斷負遷移的差壓變送器在現場使用過程中測量是否準確,首先關閉差壓變送器三閥組的正、負壓測量室,打開平衡閥及儀表放空堵頭,儀表輸出應為20mA。其次,關閉正、負壓室取壓點,打開放空開關,此時,儀表輸出應為4mA,如果不為20mA或4mA,應檢查正、負壓室引線是否堵,遷移量是否改變,零位是否準確,隔離液是否流失等。

                      結語:液位的準確控制是生產裝置穩定運行的前提保證,只有掌握了差壓變送器測液面遷移的原理,才能在實際應用中靈活運用,及時準確的處理現場儀表出現的故障,以及對控制方案進行改進。

                       

                      此文關鍵字:差壓,變送器,的,零點,遷移,內容提要,應用,
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