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    关于一种差压式液位计(液位变送器)新型取压方法的探讨

    发表时间:2017-03-13   点击次数:  技术支持:15601403222
        在油气田地面工程、石油化工、发电、造纸、给排水等许多工业领域中,各类生产容器或储罐中的液位测量数据对于生产来说是非常重要的一个工艺参数,液位(界面)检测无论是对生产工艺过程还是生产安全的保证都具有相当重要的意义,同时也对于产成品的质量产生影响。差压式液位测量方式是取得液位数据的常见的测量方式,差压式液位计和液位变送器也在生产应用过程中被细分为很多种类,本文针对于目前工业生产领域常用的差压式液位计的取压方式的利弊,提出了一种新型的内置式差压液位计安装方式,就是将负相引压管垂直段设在容器内,上端伸至气相介质中,这种方式无需伴热,而且由于引压管中和容器中的介质相同,温度密度也相同,因而测量精度高,此方式还具有结构简单、操作容易、维护量小等优点。

    差压式液位变送器安装接线

      1目前差压式液位计常用的取压方式
      液位(或界面)检测仪表的种类非常多,有直读式如观察窗、玻璃管液位计、玻璃板液位计;静压式如差压液位计、压力液位计;称重式液位计;浮力式如浮子液位计、浮筒液位计、磁翻板(柱)液位计;电气型如磁致伸缩液位计、电容液位计、电感液位计、电阻液位计、射频导纳液位计;超声波液位计、放射性液位计和雷达液位计等。
      除了观察窗、超声波液位计和雷达液位计是直接测得液位外,大部分液位计都是通过测量液体的其他物理量如差压(压力)、电容、浮力等参数,间接得出液位值的。在工业实际应用中以差压(压力)式液位测量较为常用。
      差压式液位测量无机械磨损,工作可靠,质量稳定,寿命长,结构简单,安装方便,便于操作维护,体积小,只需在容器上开1一2个孔。
    差压式液位计的测量原理如下,用钢管将差压计的正压端接至被测液体的底部.负压端接至气相中,根据流体静力学原理:

    差压式液位变送器 
     
    差压式液位计的典型安装方式见图1,这种普通的安装方式有其缺陷,当容器内有蒸汽时会在负相引压管内冷凝成液体,造成严重测量误差,需要在引压管装储液罐,定期进行人工排液;天气寒冷时引压管内的液体容易凝固,需要进行伴热保温。
    差压式液位计  
      如果采用带毛细管的法兰式差压液位计,避免了引压管凝液和受冻.也不需要定期排液和伴热保温。但是法兰式差压液位计的精度较低、盲区大,难以进行精确测量和界面测量;液位计膜片附近会有沉积物无法排除,影响液位计使用;而且这种液位计的价格较高,不利推广应用。
      还有一种解决办法就是预先在负相引压管内注人物理、化学性质都比较稳定的缓冲液,如硅油。但这种方法需要经常补充缓冲液,很麻烦,尤其是测量压力容器内液位时很不安全。
      再一种解决办法就是吹气法,这种方法使用起来更麻烦,要求现场有仪表风,无法普遍推广使用。
      上述几种方法还有一个通病,就是当介质温度发生变化时,介质密度也随之变化,由差压液位计公式可知,这将严重影响液位测量值的精度。而实际上现场介质温度是容易变化的,而且变化量往往很大,在石油天然气、化工、热力工程、发电、造纸等工业领域则会经常遇到极端温度的工况。

      2解决方法
    针对以上问题,我们对液位计的安装方式进行改进,采用内置式差压液位计安装方式,就可以克服目前现有方式的缺点,而且结构简单,操作方便,维护费用低。这种方法是将负相引压管垂直段设在容器内,上端伸至气相介质中,见图(2)
    差压式液位计 
       在用于测量物理性质不稳定的介质时,可以向负相引压管内预先注人将来容器中要装的介质,然后对差压液位计进行负迁移(调零)。
      由于负相引压管垂直段在容器内,不需伴热(仅容器外的一小段水平引压管需要伴热),而且由于负相引压管和容器内的介质相同、温度相同、密度相同,抵消了由于温度变化造成的液位测量误差。
      还可以将负相引压管向上伸出容器顶部,在伸出容器顶部之前开一小孔作引压孔。在容器外安装阀门(如容器不为常压,则安装2个阀门),作为液位计的注液口.可以在正常工作时不停产注液.同时还可以作为压力仪表的安装口。在石油化工等诸多行业,大量的容器都处于高温状态,容器内的物质常常处于气液平衡状态,此时,由于引压管上端的温度低于容器,容器内的气相物质会从小孔进人引压管冷凝成液体,自动实现注(补)液,不需人工操作,节省了储液罐,无需经常标定,见图3
    差压式液位计
      如果负相引压管无法自然补充,则可以人工补液。当容器为常压时,打开负相引压管顶端阀门,直接从负相引压管顶端注液即可。当容器带压时,则安装2个阀门,利用交替开关阀门完成注液。
      人工注液时如果无法判断注液量,可以在注液前先对差压液位计进行过量负迁移,此时液位计会有液位显示。开始注液时液位计示值逐渐变小,当液位计示值不变时,说明液已注满(小孔高度),停止注液,调小迁移量,使液位计示值为零。
      本方法也可用于测量不同液体间的界面高度,只需将负相引压管上端处于上层液体中即可。

      3结束语
      内置式差压液位计安装方式,为石油天然气、化工、发电、造纸、给排水等工业领域液位仪表的使用,增加了一种新的模式,而且简便、易行,精度高、维护量小,实际现场应用的效果非常好,减轻了工人的工作强度,具有极大的推广价值。

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