壓力變送器用于實現(xiàn)表壓、絕壓、負壓和真空度測量,而差壓變送器是表壓型壓力變送器的一種特殊結構形式。它具有正壓和負壓兩個壓力接口,可用于實現(xiàn)變送器正負腔兩端壓力之差測量。差壓變送器測量原理包括電容式、壓阻式、應變式、石英晶體式等多種形式,1151、3051、CECC、EJA系列壓力和差壓變送器是市場常見的產(chǎn)品,均采用24VDC標準供電,4mA~20mA標準信號輸出,且具有HART協(xié)議的智能化功能。差壓變送器包括普通型和隔離液型。差壓變送器廣泛應用于工業(yè)控制中,它通常是其它測量的基礎(如流量、液位、密度、粘度等),液位測量是常見的差壓變送器應用方式。
針對敞口容器的液位測量,當被測量介質(zhì)的密度變化很小甚至可以忽略時,可以使用普通型差壓變送器實現(xiàn),僅需將被測容器工質(zhì)通過導壓管接入差壓變送器正腔,差壓變送器負腔直接通大氣。利用差壓變送器進行敞口容器液位測量的一般結構形式如圖1。
圖1中H0為敞口容器內(nèi)自由液面高度,H1為敞口容器底至差壓變送器正腔安裝位差,P0為自由液面至容器底形成壓力,P1為敞口容器底至差壓變送器正腔位差形成壓力,P2為大氣壓力,P+為差壓變送器正腔壓力,P-為差壓變送器負腔壓力。
差壓變送器負腔壓力即為大氣壓力,P-=P2。即敞口容器自由液面對應的差壓變送器的輸出為:
ΔP=P+ - P-=[(P0+ P1+ P2)- P2]=ρH0 g+ρH1 g(1)
式(1)中:ρ為被測量液態(tài)工質(zhì)的密度,g為當?shù)刂亓铀俣取T诓顗鹤兯推鳓輸出公式中,ρH0g項為液位實際變化量,對應敞口容器的液位零位至液位測量上限;ρH1g項為安裝位置造成的差壓變送器輸出固有偏差ΔP0,此偏差可通過變送器的遷移消除。在遷移后,對應于ΔP=ρH0g,差壓變送器輸出4mA~20mA。
此外,如圖1所示使用普通型差壓變送器進行敞口容器液位測量時,還需注意變送器安裝位置應低于被測量液位容器的底部,至少是使變送器實際安裝位置在容器被測量液位零位線以下,通過正遷移消除安裝位差,從而避免實際有效測量范圍被壓縮;差壓變送器正腔引壓管的敷設布置也應按照此原則。若采用隔離液型差壓變送器進行敞 口容器液位測量,則要根據(jù)變送器與液位零位的實際安裝位置關系考慮差壓變送器的實際遷移。當差壓變送器安裝位置高于液位零位時,需進行負遷移;當差壓變送器安裝位置低于液位零位時,需進行正遷移。差壓變送器實際安裝位置與液位零位線的遷移量誤差,是液位測量系統(tǒng)的重要系統(tǒng)誤差構成。
普通型差壓變送器適用于敞口容器的液位測量,但對于密閉容器的液位測量,若使用普通型差壓變送器,由于差壓變送器的負腔引壓管會有工質(zhì)蒸汽冷凝導致參考端壓力變化,繼而影響液位測量結果;若使用隔離液型差壓變送器,除了會增加一定采購成本外,因為隔離液的密閉,還會由于容器內(nèi)外的溫度不同,以及被測工質(zhì)和隔離液工質(zhì)的不同,形成密度差異導致的測量誤差。