差压式液位仪表：多功能测量工具

1.检测原理与特点

差压式物位检测方法是基于容器内的液位高度变化时，由液柱产生的静压也随之变化的原理工作的，图5-1所示为差压式液位计测量原理图。

图5-1 差压式液位计测量原理图

根据静力学原理有：

若PA为大气压，上式变为：

则H=P/ρg

当被测介质密度为已知时，两点的压力差或B点的表压力P与液位高度H成正比，这样就把液位的检测转化为压力差或压力的检测，选择合适的压力（差压）检测仪表可实现液位的检测。

差压式液位计的特点：

1）检测元件在容器中几乎不占空间，只需在容器壁上开一个或两个孔即可；

2）检测元件只有一、两根导压管，结构简单，安装方便，便于维护，工作可靠。

3）差压式液位计通用性强，可以用来测量液位，也可以用来测量压力和流量等参数。

2.差压式液位变送器的零点迁移

静压式物位检测有无迁移、正迁移、负迁移之分以下分别介绍。

（1）无迁移：无论是压力检测法还是差压法，均要求零液位与检测仪在同一水平高度，这样初始状态下没有静压力加到变送器上这种情况称为无迁移。此时变送器压力和液位的关系为H=P/ρg。当H为零时，差压输出为零。

图5-2 正迁移安装图

（2）正迁移：实际测量中，变送器的安装位置往往不与容器下部的取压装置同高，被测介质也是黏度较小、无腐蚀、无结晶、并且气相部分不冷凝，变送器安装高度与容器下部取压位置在同一高度，但下部取压位置低于测量下限的距离为h，如图5-2所示。这时液位高度H与压差ΔP之间的关系为

当H=0时，差压输出并不为零，其值为。

这样变送器在零液位时就附加的一个静压误差。使变送器的输出大于4mA。处理方法是把加到变送器正压室的力，进行零点调整，使变送器的输出等于4mA。使变送器的输出不受附加静压力的影响。而只受到被测液位的高低而变化。这种情况其迁移量为正值，所以称为正迁移。

（3）负迁移：有些介质对仪表会产生腐蚀作用，或者气相部分会产生冷凝使导管内的凝液随时间而变，这些情况下，往往采用在正、负压室与取压点之间分别安装隔离罐或冷凝罐的方法，如图5-3所示。

图5-3 负迁移安装图

在这样的安装情况下，变送器安装高度与容器下部取压位置在同一高度，但由于气相介质容易冷凝，而且冷凝高度随时间而变，一般事先将负压导管充满被测液体，但这回引起负压侧引压导管也有一个附加的静压作用于变送器，使得H=0时，压差不等于零。假设隔离罐内介质的密度为ρ₂。

当H=0时，差压的输出并不为零，而是-B。为使H=0时，差变的输出为4mA，就要消除-B的影响。称之为量程迁移。由于要迁移的时为负值，所以称为负迁移。

（4）对迁移的几点总结：

1）所谓迁移，就是把加在变送器正负压室的初始力平衡掉。(https://www.xing528.com)

正迁移：把加在变送器正压室的力平衡掉。

负迁移：把加在变送器负压室的力平衡掉。

2）正负迁移的实质是改变变送器的零点，同时改变量程的上下限，而量程范围不变。

3.应用举例

如图5-4所示，用差压变送器测量回流罐的液位，变送器采用如图的安装方式，罐内的测量介质为轻油，罐内的压力大于变送器的实际量程，请详细写出对该表的启用过程，并问：

1）该表这样安装是负迁移还是正迁移？

2）这样安装是否合适，应做哪些改进（假设仪表安装位置不能动）

3）工艺在操作过程中要注意什么？答：

由上述计算得出，当h=0时，差压值为负值，所以为负迁移，一般情况下不提倡这种安装方法，最好把变送器移到正压取压口处安装，如果不能移动也要把变送器正压放空阀移到变送器正压室处。

图5-4 测量回流罐液位示意图

对于这样安装的仪表，可采用如下的方法灌隔离液：

先把引压管正负上放空阀关死，一次阀打开，把变送器的正压排空堵头稍微拧松一点，让罐内压力自压，使变送器正压室内气泡排尽，流出干净液体后拧紧变送器的正压排空堵头，对变送器进行迁移，然后启用。但有毒介质，不能这样安装，否则容易发生安全事故。

工艺在操作时应保证液位高于正压取压口位置，注意封液跑损，否则变送器不能测量。

4.法兰式差压变送器测量液位

为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒，黏度大易凝固等液体液位引压管被腐蚀，被堵塞的问题，应使用在导压管入口处加装隔离膜盒的差压变送器。

法兰式差压变送器敏感元件是金属膜盒，经毛细管与变送器的测量室相通，由膜盒，毛细管，测量室组成的密封系统内充有硅油（氟油）等液体，并通过硅油传递压力，毛细管的直径很小（一般只有0.7～1.8mm），毛细管的长度在3～11m之间，安装时省去引压管，也解决了导管的腐蚀和堵塞的问题。

法兰式差压变送器有单法兰和双法兰二大类，如图5-5所示。

双法兰变送器在实际中应用较多，在实际测量液位时有以下三种安装方式：

1）法兰变送器安装于二法兰上部。

2）法兰变送器安装于二法兰之间。

3）法兰变送器安装于二法兰下部。三种安装方式的示意图与分析见表5-2。

图5-5 法兰式差压变送器

表5-2 双法兰变送器安装图例

（续）

如变送器长期工作在负压状态，超过其允许值，则填充液可能会气化，膜片会外鼓，会影响其正常测量，工艺设备也有可能抽空，出现负压等情况，所以理想的安装情况最好为第三种情况。