如圖1所示，作為敏感元件的金屬膜盒通過(guò)鎧裝毛細(xì)管和測(cè)量室所組成的封閉系統(tǒng)內(nèi)充有密封液體(一般為硅油)作為傳壓介質(zhì)。為了使毛細(xì)管經(jīng)久耐用，外部均套有金屬軟管保護(hù)。雙法蘭差壓變送器工作原理可參閱http://prosperiteweb.com/product/793.html的內(nèi)容。
1、雙法蘭差壓變送器在液位測(cè)量中的安裝及計(jì)算
雙法蘭差壓變送器可安裝在任何高度和位置。但是用于真空?qǐng)龊?工作于真空?qǐng)龊系碾p法蘭差壓變送器廠家通常會(huì)做特殊處理，但仍然極容易損壞，這其中的原因參閱《雙法蘭液位變送器測(cè)量負(fù)壓液位不好用的原因》的文章)不能高于低壓室法蘭的水平線。在液位測(cè)量中，雙法蘭變送器通常用于密閉容器，低壓室法蘭用來(lái)消除容器內(nèi)壓力(或真空)變化的影響，高壓室法蘭用來(lái)測(cè)量容器內(nèi)液體的液位。如果雙法蘭差壓變送器用于開(kāi)口容器，則高壓室法蘭應(yīng)與容器低端法蘭相連接，而低壓室法蘭應(yīng)置于大氣中，并保持與高壓室法蘭同樣高度。
①雙法蘭差壓變送器安裝在開(kāi)口容器低端法蘭中心水平線以下
A、雙法蘭差壓變送器安裝于開(kāi)孔容器低端法蘭中心水平線以下，且雙法蘭差壓變送器低壓室法蘭和開(kāi)口容器低端法蘭中心在同一水平線上，如圖2所示：
圖2 雙法蘭差壓變送器安裝在開(kāi)口容器低端法蘭水平線以下(變送器低壓室法蘭與開(kāi)口容器低端法蘭中心在同一水平線上)
假定被測(cè)介質(zhì)密度為ρ1(單位:kg/m3)，H為最低測(cè)量液位到最高測(cè)量液位之間的高度(單位:m)；h1為最低測(cè)量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m)；那么雙法蘭差壓變送器的量程為L(zhǎng)=H×ρ1；零點(diǎn)正遷移量為A=h1×ρ1；最低測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=h1×ρ1=A；最高測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=(H+h1)×ρ1=H×ρ1+h1×ρ1=H×ρ1+A； 雙法蘭差壓變送器檢驗(yàn)范圍為△P=△P1~△P2=h1×ρ1~H×ρ1+h1×ρ1=A~H×ρ1，對(duì)應(yīng)于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。
B、雙法蘭差壓變送器安裝于開(kāi)孔容器低端法蘭中心水平線以下，且雙法蘭差壓變送器低壓室法蘭低于開(kāi)口容器低端法蘭中心水平線，如圖3所示：
圖3 雙法蘭差壓變送器安裝在開(kāi)口容器低端法蘭中心水平線以下(變送器低壓室法蘭低于開(kāi)口容器低端法蘭中心線）
假定被測(cè)介質(zhì)密度為ρ1(單位:kg/m3)，雙法蘭差壓變送器毛細(xì)管內(nèi)灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3)，H為最低測(cè)量液位到最高測(cè)量液位之間的高度(單位:m)；h1為最低測(cè)量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m)；h2為低壓室法蘭與開(kāi)口容器低端法蘭之間的高度(單位:m)，那么雙法蘭差壓變送器的量程為L(zhǎng)=H×ρ1；零點(diǎn)遷移量(正遷移)為A=h1×ρ1+h2×ρ2；最低測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=h1×ρ1+h2×ρ2=A；最高測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=(H+h1)×ρ1+h2×ρ2=H×ρ1+A； 雙法蘭差壓變送器檢驗(yàn)范圍為△P=△P1~△P2=h1×ρ1+h2×ρ2~(H+h1)×ρ1+h2×ρ2=A~H×ρ1+A，對(duì)應(yīng)于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。
②雙法蘭差壓變送器安裝在開(kāi)口容器低端法蘭水平線以上
A、雙法蘭差壓變送器安裝于開(kāi)孔容器低端法蘭中心水平線以上，且雙法蘭差壓變送器低壓室法蘭高于開(kāi)口容器低端法蘭中心水平線，如圖4所示：
為了避免雙法蘭差壓變送器在測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)死區(qū)，必須使h1×ρ1≥h2×ρ2，否則將會(huì)出現(xiàn)實(shí)際測(cè)量范圍小于變送器檢驗(yàn)范圍的現(xiàn)象。
圖4 雙法蘭差壓變送器安裝在開(kāi)口容器低端法蘭水平線之上(變送器低壓室法蘭高于開(kāi)口容器低端法蘭水平線上)
假定被測(cè)介質(zhì)密度為ρ1(單位:kg/m3)，雙法蘭差壓變送器毛細(xì)管內(nèi)灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3)，H為最低測(cè)量液位到最高測(cè)量液位之間的高度(單位:m)；h1為最低測(cè)量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m)；h2為低壓室法蘭與開(kāi)口容器低端法蘭之間的高度(單位:m)，這樣雙法蘭差壓變送器的量程為L(zhǎng)=H×ρ1；零點(diǎn)遷移量為A=h1×ρ1-h2×ρ2；最低測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=A=h1×ρ1-h2×ρ2=A；最高測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=(H+h1)×ρ1-h2×ρ2=H×ρ1+A；雙法蘭差壓變送器檢驗(yàn)范圍為△P=△P1~△P2=h1×ρ1-h2×ρ2~(H+h1)×ρ1-h2×ρ2=A~H×ρ1+A，對(duì)應(yīng)于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。
B、雙法蘭差壓變送器安裝于開(kāi)孔容器低端法蘭中心水平線以上，且雙法蘭差壓變送器低壓室法蘭與開(kāi)口容器低端法蘭中心在同一水平線，如圖5所示：
圖5 雙法蘭差壓變送器安裝在開(kāi)口容器低端法蘭水平線之上(變送器低壓室法蘭和開(kāi)口容器低端法蘭中心在同一水平線)
假定被測(cè)介質(zhì)密度為ρ1(單位:kg/m3)，雙法蘭差壓變送器毛細(xì)管內(nèi)灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3)，H為最低測(cè)量液位到最高測(cè)量液位之間的高度(單位:m)；h1為最低測(cè)量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m)；h2為低壓室法蘭與開(kāi)口容器低端法蘭之間的高度(單位:m)，那么雙法蘭差壓變送器量程為L=H×ρ1；零點(diǎn)遷移量(正遷移)A=h1×ρ1；雙法蘭差壓變送器檢驗(yàn)范圍為△P=△P1~△P2=h1×ρ1~(H+h1)×ρ1=A~H×ρ1+A，對(duì)應(yīng)于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。
③雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器低端法蘭水平線以下
如圖6所示，高壓室法蘭與密閉容器低端法蘭相接，低壓室法蘭與密閉容器高端法蘭相接。
圖6 雙法蘭差壓變送器安裝密閉容器低端法蘭水平線之下
假定被測(cè)介質(zhì)密度為ρ1(單位:kg/m3)，雙法蘭差壓變送器毛細(xì)管內(nèi)灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3)，H為最低測(cè)量液位到最高測(cè)量液位之間的高度(單位:m)；h1為最低測(cè)量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m)；h2為低壓室法蘭與開(kāi)口容器低端法蘭之間的高度(單位:m)，h3為密閉容器高端法蘭和低端法蘭中心之間的高度，這樣雙法蘭差壓變送器的量程為L(zhǎng)=H×ρ1；零點(diǎn)遷移量為A=h1×ρ1-h3×ρ2；最低測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=h1×ρ1-h3×ρ2=A；最高測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=H×ρ1+h1×ρ1-h3×ρ2=H×ρ1+A；雙法蘭差壓變送器檢驗(yàn)范圍為△P=△P1~△P2=h1×ρ1-h3×ρ2~H×ρ1+h1×ρ1-h3×ρ2=A~H×ρ1+A，對(duì)應(yīng)于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。
④雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器低端法蘭水平線以上
如圖7所示，高壓室法蘭與密閉容器高端法蘭相接，低壓室法蘭與密閉容器低端法蘭相接。為避免雙法蘭差壓變送器在測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)死區(qū)，應(yīng)滿足h1×ρ1≥h2×ρ2。
圖7 雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器低端法蘭水平線以上
假定被測(cè)介質(zhì)密度為ρ1(單位:kg/m3)，雙法蘭差壓變送器毛細(xì)管內(nèi)灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3)，H為最低測(cè)量液位到最高測(cè)量液位之間的高度(單位:m)；h1為最低測(cè)量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m)；h2為低壓室法蘭與開(kāi)口容器低端法蘭之間的高度(單位:m)，h3為密閉容器高端法蘭和低端法蘭中心之間的高度，這樣雙法蘭差壓變送器的量程為L(zhǎng)=H×ρ1；零點(diǎn)遷移量為A=(h1×ρ1-h2×ρ2)-(h3-h2)×ρ2=h1×ρ1-h3×ρ2；最低測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=(h1×ρ1-h2×ρ2)-(h3-h2)×ρ2=A；最高測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=[(h1+H)×ρ1-h2×ρ2]-(h3-h2)×ρ2=H×ρ1+A；雙法蘭差壓變送器檢驗(yàn)范圍為△P=△P1~△P2=A~H×ρ1+A，對(duì)應(yīng)于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。
⑤雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器高端法蘭水平線以上
如圖8所示，高壓室法蘭與密閉容器低端法蘭相接，低壓室法蘭與密閉容器高端法蘭相接，但變送器本體安裝在密閉容器高端法蘭水平線之上。
圖8 雙法蘭差壓變送器安裝在密閉容器高端法蘭水平線以上
假定被測(cè)介質(zhì)密度為ρ1(單位:kg/m3)，雙法蘭差壓變送器毛細(xì)管內(nèi)灌充液密度為ρ2(單位:kg/m3)，H為最低測(cè)量液位到最高測(cè)量液位之間的高度(單位:m)；h1為最低測(cè)量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度(單位:m)；h2為低壓室法蘭與開(kāi)口容器低端法蘭之間的高度(單位:m)，h3為密閉容器高端法蘭和低端法蘭中心之間的高度，h4為變送器正、負(fù)壓室中心線到容器高端法蘭中心線之間的高度，h5為變送器正、負(fù)壓室中心線到容器低端法蘭中心線之間的高度，這樣雙法蘭差壓變送器的量程為L(zhǎng)=H×ρ1；零點(diǎn)遷移量為A=h1×ρ1-(h5-h4)×ρ2；最低測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上等效靜壓差為△P1=h1×ρ1-(h5-h4)×ρ2=A；最高測(cè)量液位時(shí)，作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜差壓為△P2=(h1+H)×ρ1-(h5-h4)×ρ2=H×ρ1+A；雙法蘭差壓變送器檢驗(yàn)范圍為△P=△P1~△P2=A~H×ρ1+A，對(duì)應(yīng)于雙法蘭差壓變送器的輸出為4-20mA。
對(duì)于上述幾種情況，如果變送器的高、低壓室法蘭的安裝位置互換，可以進(jìn)行同樣的分析計(jì)算，只不過(guò)是零點(diǎn)遷移由正遷移變?yōu)樨?fù)遷移而已。
2、雙法蘭差壓變送器的“計(jì)算校驗(yàn)法”
在利用雙法蘭差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，由于變送器鎧裝毛細(xì)管內(nèi)液體的密度和被測(cè)液體密度是已知的，所以，只要確定了變送器的安裝位置和形式以及被測(cè)液體的測(cè)量范圍(H)，準(zhǔn)確地量取變送器的安裝數(shù)據(jù)(h1、h2、h3、h4、h5)，就可以很方便地分析計(jì)算出雙法蘭差壓變送器量程(L)、零點(diǎn)遷移量(A)、最低和最高測(cè)量液位時(shí)作用于雙法蘭差壓變送器上的等效靜壓差(△P1和△P2)，然后，將雙法蘭差壓變送器的正、負(fù)壓室法蘭放在同一高度上進(jìn)行校驗(yàn)，檢驗(yàn)范圍為△P=△P1~△P2，對(duì)應(yīng)于變送器的輸出為4-20mA。這樣，把校驗(yàn)后的雙法蘭差壓變送器按要求安裝在容器上，就可以準(zhǔn)確地測(cè)量出容器內(nèi)液體的液位了。
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