差壓式測液位的原理主要是根據(jù)公式(1)得出:△p=ρgh (1) 式中:△p 表示差壓,ρ 表示介質(zhì)密度,g 表示重力加速度,h 代表高度。如果ρ 這個(gè)值相對(duì)不變,只要知道△p 的值,就可以得到需要的高度值。本工程中法蘭式差壓變送器采用的是雙法蘭式差壓變送器,3 種安裝位置是一樣的,其量程和遷移量分析計(jì)算如下:
1)量程計(jì)算。以變送器安裝在兩法蘭中間位置為例,當(dāng)液面非常高時(shí),法蘭變送器高壓側(cè)壓力p1=(h1+h2)ρ 介g+p0-h(huán)1ρ0g。其中,ρ 介為被測介質(zhì)的密度;ρ0為變送器膜盒內(nèi)填充液的密度,p0為容器內(nèi)的壓力;g 為重力加速度。當(dāng)液面非常低時(shí), 法蘭變送器高壓側(cè)壓力p2=-h(huán)1ρ0g+p0,于是變送器量程△p=p1-p2=(h1+h2)ρ 介g=h0 ρ 介g。同樣方法可以證明,變送器安裝在2 個(gè)法蘭上面和下面的量程也是h0ρ 介g。
2)零點(diǎn)遷移量計(jì)算。仍以變送器安裝在兩法蘭中間為例, 當(dāng)液面非常低時(shí), 法蘭變送器高壓側(cè)壓力為p2=-h(huán)1ρ0g+p0 , 法蘭變送器低壓側(cè)壓力p3=h2ρ0g+ p0,于是變送器的遷移量z=p2-p3=-(h1+h2)ρ0g=-h(huán)0ρ0g。同樣方法可以證明,變送器安裝在2 個(gè)法蘭上面和下面的遷移量也是一樣的。
綜上,變送器無論是安裝在2 個(gè)法蘭上面、中間或下面的遷移量和量程是一樣的。但3 種安裝位置,變送器所受的靜壓不同。當(dāng)液位非常低時(shí),變送器高低壓側(cè)所受的靜壓p2(高壓側(cè))和p3(低壓側(cè))分別如下: 變送器安裝在非常下面位置時(shí),p2=h1 ρ0 g+p0,p3=h2ρ0g+p0; 變送器安裝在中間位置時(shí),p2=-h(huán)1ρ0g+p0,p3=h2ρ0g+p0; 變送器安裝在非常上面位置時(shí),p2=-h(huán)1ρ0g+p0;p3=-h(huán)2ρ0g+p0。
若p0=0,則變送器安裝在2 個(gè)法蘭下面時(shí),p2和p3均為正壓;變送器安裝在中間位置時(shí),p2為負(fù)壓和p3為正壓;安裝在2 個(gè)法蘭非常上面時(shí),p2和p3均為負(fù)壓。如果變送器工作在負(fù)壓狀態(tài),并超過了它的允許負(fù)壓值,則填充液會(huì)汽化,隔離膜片會(huì)外鼓,從而引起測量不準(zhǔn),甚至造成儀表損壞。如果容器內(nèi)的壓力較高,即p0大于h1ρ0g 和h2ρ0g,則變送器裝在什么位置都可以,其高低壓側(cè)都不會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓。但是容器內(nèi)總有空罐沒有壓力,甚至有時(shí)候會(huì)抽空,出現(xiàn)p0為負(fù)的時(shí)候,因此法蘭變送器的正確安裝位置一定要裝在2 個(gè)法蘭下面,只有這樣,才能避免出現(xiàn)負(fù)壓,確保正確測量。通過以上分析,可以看到選擇種安裝方式是非常佳方式。
3.2 安裝件的選擇 1)關(guān)于一次閥門選擇需要注意的是,不能采用蝶閥。否則,閥板在打開過程中,會(huì)觸碰到隔離法蘭膜片,影響測量準(zhǔn)確性,甚至可能損壞膜片。隔離法蘭膜片一旦受損,整個(gè)變送器也會(huì)隨之報(bào)廢。 2)緊固件的選擇,主要是墊片的選擇。從圖3 中可以看到,隔離法蘭與一次閥門法蘭連接,一次閥門法蘭與儲(chǔ)罐法蘭之間連接緊固時(shí)需要采用墊片,而這種墊片必須選擇金屬纏繞石墨墊片,以為此類墊片在高壓情況下,密封性能好,適用于液氨儲(chǔ)罐這種密封等級(jí)要求很高的地方。另外,膜片在安裝緊固的過程中千萬不能讓墊片壓到膜片,否則影響測量。