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壓力液位變送器的液位監控問題實例分析
作者: 來源: 發佈時間:2020-03-16

 

壓力液位變送器問題 :

裝有某些過程液體的容器需要對其液位進行監控。該容器中的液位範圍爲0至20英尺,處理液的比重爲1.0(如水)。有人決定將壓力變送器安裝在容器底部,以從靜水壓力推斷液位,如下所示:

20200316095503.jpg

後來,向該容器中添加了一個頂部,以防止雨水進入。但是,不幸的是,該處理液往往會散發蒸氣,該蒸氣將被封閉的容器截留並在其中產生壓力。在容器頂部增加了一個小排氣孔,以允許蒸氣逸出,但這是一個小排氣孔,不足以確保始終不存在蒸氣壓力的累積:

20200316095511.jpg

該容器內部偶爾會產生蒸氣壓,會導致液位測量出現什麼問題?如何糾正這個問題,以便始終準確測量液位?

答:

變送器會感應到任何蒸氣壓,並解釋爲液位升高!

此問題的兩種解決方案:

  1. 使用兩個變送器(一個在容器頂部,一個在容器底部)並電子減去其輸出信號。
  2. 將一個∆P變送器的“低”側連接到容器頂部,以自然補償蒸氣壓。

由於變送器從容器底部感測到的壓力值推斷液位,因此容器內任何積聚的蒸汽壓力都將被錯誤地解釋爲附加液位,因爲變送器會感測到靜水壓力加上滯留在內部的任何蒸汽壓的總和血管。

 

例如,如果處理液位爲10英尺(量程的50%),則液柱產生的靜水壓力將爲120英寸WC,假設比重爲1.0,則等於水。但是,如果容器中的蒸氣壓等於15英寸WC,則該壓力將與液頭產生的120英寸WC壓力相加,從而形成變送器感應到的135英寸WC的總壓力。

 

結果,變送器會“認爲”它正在檢測的是11.25英尺(135英寸高)的液位,而不是10英尺(120英寸高)的真實液位。本質上,容器中的任何蒸汽壓力都會導致變送器指示“零”偏移。

在許多應用中,容器內部的氣體壓力遠遠超過容器內部液體柱所產生的流體靜壓力,因此該問題在液位測量中可能是非常嚴重的問題。爲了在許多工業應用中成功地測量液位,我們需要充分理解問題的性質以及如何解決它。

 

解決這一難題的方法是測量容器頂部和底部之間的壓力差。爲此,我們可以使用兩個壓力變送器,一個在頂部,一個在底部,然後通過從底部變送器的測量值中減去頂部變送器的測量值來檢測靜水壓力。可以使用計算機/微控制器對信號進行數學減法:

另一種更優雅的方法是,將差壓變送器與管道連接到容器的兩端。該解決方案通過將變送器的傳感元件直接暴露於兩個施加壓力之差來機械地執行減法運算:

20200316095558.jpg

因爲差壓變送器解決方案只需要一個傳感儀器而不是兩個,並且由於我們只處理單個儀器的誤差而不是兩個儀器的複合誤差(如果包括減法單元,則是三個誤差),因此精度更高。 ,差分或“ d / p”解決方案是使用更廣泛的解決方案。

 

在這種特殊的液位測量應用中,壓差儀器將具有與連接到開放式容器的“正常”壓力變送器完全相同的校準點(上下範圍值)。

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