如圖1所示，作為敏感元件的金屬膜盒通過鎧裝毛細(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，低壓室法蘭用來消除容器內(nèi)壓力(或真空)變化的影響，高壓室法蘭用來測(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口容器低端法蘭中心水平線以下
1)雙法蘭差壓變送器安裝于開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口容器低端法蘭水平線以下(變送器低壓室法蘭與開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。
2)雙法蘭差壓變送器安裝于開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口容器低端法蘭水平線以上
1)雙法蘭差壓變送器安裝于開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口容器低端法蘭水平線之上(變送器低壓室法蘭高于開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。
2)雙法蘭差壓變送器安裝于開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口容器低端法蘭水平線之上(變送器低壓室法蘭和開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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