差壓式液位變送器
   
       差壓式液位變送器主要用于密閉有壓容器的液位測量,。由式(4—8)可知,，由于容器內(nèi)氣相壓力對pB的壓力有影響,，因此只能用差壓計(jì)測量氣,、液兩相之間的差壓值來得知液位高低,。由測量原理可知，凡是能夠測量差壓的儀表都可以用于密閉容器液位的測量,。
    (1)零點(diǎn)遷移問題
    采用差壓式液位變送器測量液位時(shí),，由于安裝位置不同，一般情況下均會存在零點(diǎn)遷移的問題,，下面分無遷移,、正遷移和負(fù)遷移3種情況進(jìn)行討論。
    ①無遷移如圖4—9(a)所示,，被測介質(zhì)黏度較小,、無腐蝕、無結(jié)晶,，并且氣相部分不冷凝,，變送器安裝高度與容器下部取壓位置在同一高度。
    將差壓變送器的正,、負(fù)壓室分別與容器下部和上部的取壓點(diǎn)pl,、p2相連接，如果被測液體的密度為ρ，則作用于差壓變送器正,、負(fù)壓室的差壓為
       ?p= p 1- p 2=Hρ g (4—10)
    當(dāng)液位由H=0變化到高液位H=Hmax時(shí),，△p由零變化到大差壓△pmax，變送器對應(yīng)的輸出為4～20mA,。假設(shè)對應(yīng)液位變化所要求的變送器量程△p為5000Pa,，則變送器的特性曲線如圖4—10中曲線a所示，稱為無遷移,。
   
  ②正遷移  實(shí)際測量中,，變送器的安裝位置有時(shí)低于容器下部的取壓位置，如圖4—9(b)所示,，被測介質(zhì)也是黏度較小,、無腐蝕、無結(jié)晶,，并且氣相部分不冷凝,，變送器安裝高度低于測量下限的距離為h。這時(shí)液位高度H與壓差△p之間的關(guān)系式為
    △p=p1一p2=Hρg+hρg    (4—11)
    由式(4—11)可知,，當(dāng)H=0時(shí),，△p= hρg >0，并且為常數(shù)項(xiàng),，作用于變送器使其輸出大于4mA,；當(dāng)H=Hmax時(shí)，大壓差△p=Hmaxρg+hρg,，使變送器輸出大于20mA,。這時(shí)可以通過調(diào)整變送器的零位遷移彈簧，使變送器在H=0,、△ρ=hρg時(shí),，其輸出為4mA，變送器的量程仍然為Hmaxρg ,；當(dāng)H=Hmax,、大壓差△p=Hmaxρg+hρg時(shí)，變送器的輸出為20mA,，從而實(shí)現(xiàn)了變送器輸出與液位之間的正常對應(yīng)關(guān)系,。
  假設(shè)變送器量程仍然為5000Pa，而hρg=2000Pa,，則當(dāng)H=0時(shí),，△p=2000Pa，調(diào)整變送器的零位遷移彈簧,，使變送器輸出為4mA,；當(dāng)H=Hmax時(shí),，△pmax=5000+2000=。7000Pa,，變送器的輸出應(yīng)為20mA,。變送器的特性曲線如圖4—10中曲線b所示，由于調(diào)整的壓差△p是大于零(作用于正壓室)的附加靜壓,，則稱為正遷移,。
③負(fù)遷移有些介質(zhì)對儀表會產(chǎn)生腐蝕作用，或者氣相部分會產(chǎn)生冷凝使導(dǎo)管內(nèi)的凝液隨時(shí)間而變,。這些情況下,，往往采用在正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別安裝隔離罐或冷凝罐的方法,。因此,，負(fù)壓側(cè)引壓導(dǎo)管也有一個(gè)附加的靜壓作用于變送器，使得被測液位H=O時(shí),，壓差不等于零,。為了討論方便，僅以某一種安裝情況進(jìn)行討論,，如圖4—9(c)所示,。變送器安裝高度與容器下部取壓位置處在同一高度,，但由于氣相介質(zhì)容易冷凝,，而且冷凝液高度隨時(shí)間而變，則可以事先將負(fù)壓導(dǎo)管充滿被測液體,，則此時(shí)液位高度H與壓差△p之間的關(guān)系式為將             △p= Hρg-hρg   (4—12)
    由式(4—12)可知,，當(dāng)H=0時(shí)，△p-hpg<0,，作用于變送器會使其輸出小于4mA,；當(dāng)H=Hmax時(shí)，大壓差△p=Hmaxρg-hpg,，使變送器輸出小于20mA,。這時(shí)可以通過調(diào)整變送器的零位遷移彈簧，使變送器在H=O,、△p= -hρg <0時(shí),，其輸出為4mA，變送器的量程仍然為Hmax,；Pg,；當(dāng)H=Hmax；,、大壓差△p=Hmax,；Hmaxρg-hρg時(shí),，變送器的輸出為20mA，從而實(shí)現(xiàn)了變送器輸出與液位之間的正常對應(yīng)關(guān)系,。
    仍假設(shè)變送器的量程為5000Pa,，而hpg=-7000Pa，則當(dāng)H=0時(shí),，△p=-7000Pa,，調(diào)整變送器的零位遷移彈簧，使變送器輸出為4mA,；當(dāng)H=Hmax,；時(shí)，△Pmax=5000-7000=-2000Pa,，變送器的輸出應(yīng)為20mA,。變送器的特性曲線如圖4—10中曲線c所示，由于調(diào)整的壓差△p是小于零(作用于負(fù)壓室)的附加靜壓,，則稱為負(fù)遷移,。
    由上述可知，正,、負(fù)遷移的實(shí)質(zhì)是通過遷移彈簧改變差壓變送器的零點(diǎn),，使得被測液位為零時(shí)，變送器的輸出為起始值(4mA),，因此稱為零點(diǎn)遷移,。它僅僅改變了變送器測量范圍的上、下限,，而量程的大小不會改變,。
    需要注意的是并非所有的差壓變送器都帶有遷移作用，實(shí)際測量中,，由于變送器的安裝高度不同,，會存在正遷移或負(fù)遷移的問題。在選用差壓式液位變送器時(shí),，應(yīng)在差壓變送器的規(guī)格中注明是否帶有正,、負(fù)遷移裝置并要注明遷移量的大小。
    (2)特殊介質(zhì)的液位,、料位測量
    ①腐蝕性,、易結(jié)晶或高黏介質(zhì)  當(dāng)測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒，以及黏度大,、易凝固等介質(zhì)的液位時(shí),，為解決引壓管線腐蝕或堵塞的問題，可以采用法蘭式差壓變送器,，如圖4—11所示,。變送器的法蘭直接與容器上的法蘭連接,，作為敏感元件的測量頭1(金屬膜盒)經(jīng)毛細(xì)管2與變送器的測量室相連通，在膜盒,、毛細(xì)管和測量室所組成的封閉系統(tǒng)內(nèi)充有硅油,，作為傳壓介質(zhì)，起到使變送器與被測介質(zhì)隔離的作用,。變送器本身的工作原理與一般差壓變送器相同,。毛細(xì)管的直徑較小(一般內(nèi)徑在0.7～1.8mm)，外面套以金屬蛇皮管進(jìn)行保護(hù),，具有可撓性,，單根毛細(xì)管長度一般在5～11m可以選擇，安裝比較方便,。法蘭式差壓變送器有單法蘭,、雙法蘭、插入式或平法蘭等結(jié)構(gòu)形式,，可根據(jù)被測介質(zhì)的不同情況進(jìn)行選用,。
法蘭式差壓變送器測量液位時(shí)，同樣存在零點(diǎn)“遷移"問題,，遷移量的計(jì)算方法與前述差壓式相同,。如圖4—11中H=0時(shí)的遷移量為
       △p= p 1- p 2=h1ρg +h2ρ0g
式中ρ0 ——毛細(xì)管中硅油密度。
    由于正,、負(fù)壓側(cè)的毛細(xì)管中的介質(zhì)相同,，變送器的安裝位置升高或降低，兩側(cè)毛細(xì)管中介質(zhì)產(chǎn)生的靜壓作用于變送器正,、負(fù)壓室所產(chǎn)生的壓差相同,，遷移量不會改變。
    ②流態(tài)化粉末狀,、顆粒狀固態(tài)介質(zhì)  在石油化工生產(chǎn)中，常遇到流態(tài)化粉末狀催化劑在反應(yīng)器內(nèi)流化床床層高度的測量,。因?yàn)榱鲬B(tài)化的粉末狀或顆粒狀催化劑具有一般流體的性質(zhì),，所以在測量它們的床層高度或藏量時(shí)，可以把它們看作流體對待,。測量的原理也是將測
量床層高度的問題變成測差壓的問題,。但是，在進(jìn)行上述測量時(shí),，由于有固體粉末或顆粒的存在,，測壓點(diǎn)和引壓管線很容易被堵塞，因此必須采用反吹風(fēng)系統(tǒng),，即采用吹氣法用差壓變送器進(jìn)行測量,。
      流化床內(nèi)測壓點(diǎn)的反吹風(fēng)方式如圖4—12所示,，在有反吹風(fēng)存在的條件下，設(shè)被測壓力為痧,，測量管線引至變送器的壓力為p2(即限流孔板后的反吹風(fēng)壓力),，反吹管線壓降為?p，則有p₂= p+?p,，看起來儀表顯示壓力p₂較被測壓力高?p,，但實(shí)際證明，當(dāng)采用限流孔板只滿足測壓點(diǎn)及引壓管線不堵的條件時(shí),，反吹風(fēng)氣量可以很小,，因而?p可以忽略不計(jì)，即p₂≈ p,。為了保證測量的準(zhǔn)確性,，必須保證反吹風(fēng)系統(tǒng)中的氣量是恒流。適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)限流孔板,，使p₂≤0.528 p₁,，并維持不發(fā)生大的變化，便可實(shí)現(xiàn)上述要求,。