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双法兰差压液位变送器与浮筒液位计的比较

来源:江苏创辉自动化仪表有限公司 时间:2020-03-11
1.双法兰差压液位变送器与浮筒液位计的比较
1.1测量原理
利用双法兰差压液位变送器测量液位时,被测容器内液体高度的变化引起变送器正、负压室间的压差变化,双法兰差压液位变送器将其正、负压室间的压差转换成4~20mA电流信号输出。浮筒液位计是利用被测容器内液体高度的变化引起浮筒液位计的杠杆拉力变化,进而扭力管的扭矩发生变化,导致扭力管的角位移发生变化,由振荡器、涡流差动变压器、直流放大器和解调器组成的转换器将扭力管输出的角位移转换成4~20mA电流输出。双法兰差压液位变送器与浮筒液位计均可以测量液位。
1.2零点与量程计算方法
1.2.1传统计算方法
按照式(2)计算双法兰差压液位变送器的零点,按式(3)计算其量程;按式(16)计算浮筒液位计的零点,按式(17)计算其量程从式(2)可以看出,按传统方法计算的双法兰差压液位变送器的零点不仅受被测容器内液体上部气体密度的影响,同时也受变送器零点漂移的影响。在实际生产过程中,很难得知被测容器内液体上部气体的准确密度,也很难得知変送器零点漂移的准确值,因此,按式(2)计算的双法兰差压液位变送器的零点是不准确的。从式(16可以看出,浮筒液位计的零点仅是浮筒的重力,是个准确的数值由式(3)可知,按传统方法计算的双法兰差液位变送器的量程不仅受被测容器内液体密度的影响,同时也受变送器零点漂移的影响,因此,按式(3)计算的双法兰差压液位变送器的量程也是不准确的。由式(17)可知,浮筒液位计的量程仅受被测容器内液体密度的影响。
综上述,按传统方法计算的双法兰差压液位变送器的零点与量程比计算浮筒液位计的零点与量程的准确性要差。由于在测量取源间距较小时,浮筒液位计的重量、价格与维护成本相对较低,且浮筒液位计的测量准确性较高。因此,一般取源间距在2000mm以下时,可选择浮筒液位计来测量液位;当取源间距大于2000mm时,尽管双法兰差压液位变送器测量准确性低于浮筒液位计,由于取源间距(测量范围)増大,使得浮筒液位计的重量、价格与维护成本增加,综合考虑选择双法兰差压液位变送器测量液位。
 
1.2.2新计算方法
按式(9)计算双法兰差压液位变送器的零点,按式(10)计算其量程;按式(16)计算浮筒液位计的零点,按式(17)计算其量程。从式(9)可以看出,按新的方法计算的双法差压液位变送器零点不会受到被测容器内液体上部气体密度的影响同时也不会受到其零点漂移的影响。在生产过程相对稳定的情况下,只要读取的实际液位与相对应的差压変送器正、负压室间的压差是准确的,则按照式(9)计算的双法差压液位变送器的零点就是准确的。从式(16)可以看出,浮筒液位计的零点仅是浮筒的重力,是一个准确的数值。从式(10)可以看出,按新的方法计算的双法兰差压液位变送器的量程不会受到被测容器内液体上部气体密度的影响,同时也不会受到其零点漂移的影响,也不需要知道被测容器内液体的准确密度。在生产过程相对稳定的情况下,只要读取的实际液位与相对应的差压变送器正、负压室间的压差是准确的,则按照式(10)所计算的双法差压液位变送器的量程就是准确的。从式(17)可以看出,浮筒液位计的量程受到被测容器内液体密度的影响。因此,按照新的计算方法计算的双法兰差压液位变送器的量程比浮筒液位计的量程要准确。
综上述,按式(9)、(10)计算的双法兰差压液位变送器的零点与量程,其测量液位的准确度要高于浮筒液位计。
1.3测量范围
从式(9)、(10)可以看出,不论法兰取源间距是大还是小,按照新方法计算的双法兰差压液位变送器的零点与量程都不受被测容器内液体密度的影响,也不会受到被测容器内液体上部气相介质密度的影响,同时也有效地克服了双法兰差压液位变送器的零点漂移。即按照新方法计算的双法兰差压液位变送器的零点与量程在测量液位时不受测量范围的影响从式(17)可以看出,浮筒液位计的量程受到被测容器内液体密度的影响,且法兰取源间距越大,浮筒液位计的量程所受到的影响也越大;此外,在相同的压力等级条件下,法兰取源间距越大,浮筒的重量也越大。因此,浮筒液位计的量程受限取源间距综上,双法兰差压液位变送器测量液位的范围比浮筒液位计宽。
1.4测量精度、稳定性与介质温度
目前,主流的普通双法兰差压液位变送器的测量精度可达0.065%,高精度的测量精度可达0.025%;主流的普通双法兰差压液位变送器的稳定性可达±0.1%/3年(即三年不用校验),高稳定性的可达±0.1%/5年。若双法兰毛细管内填
充低温硅油,其所接触的介质温度范围在-130132℃;若填充高温硅油,其所接触的介质温度范围为20~350℃。
主流的普通浮筒液位计的测量精度为1.0%,高精度的为0.5%;普通的浮筒液位计所测介质温度范固为-110~400℃,特殊的所测介质温度范围为-196~400℃。目前主流浮筒液位计还没有稳定性指标。
综上,双法兰差压液位变送器的测量精度高于浮筒液位计,双法兰差压液位变送器的测量介质温度适用范围小于浮筒液位计,双法兰差压液位变送器的稳定性远高于浮筒液位计。
1.5校验方法
双法兰差压液位变送器的校验就是调整变送器的零点与量程,使其在允许的误差范围内。按式(10)、(11)计算双法兰差压液位变送器的零点与量程。用0%、25%、50%、75%和100%的压力进行校验,当压力稳定后记录标准电流表上显示的电流值并做回程误差校验,如果误差超过允许误差范围,应重新调整校验。实际应用表明:目前主流的智能双法兰差压液位变送器仅利用HART或BT200手操器就能完成变送器的校验,其校验结果完全能够满足测量精度的要求。
1.5.2浮筒液位计
浮筒液位计在生产运行过程中,其测量精度对测量结果有着较大的影响,因此,需要对其精度进行校验和标定。浮筒液位计的校验通常使用灌液法和挂重法。
灌液法适用于浮筒安装在现场不方便拆装,并且对仪表的精度要求不高的情况,一般用水作为标准液体进行校验。在校验时根据实际测量介质的工作密度和刻度,换算为用水校验的刻度值,即首先在外浮筒标记零点(一般是下法兰中心线)、量程位置(灌水高度=介质比重/水比重x浮筒法兰间距)和中间各点位置(25%、50%和75%),一般由外简的排空阀连接软管至量程处往浮筒里注水到0%、25%、50%、75%和100%,分别观察变送器显示是否对应每点数值,并根据显示数值,分别调整浮筒液位计的零点与量程。
对于利用比水密度大的工作液体的浮简,不能校验100%时的刻度挂重法先根据不同高度的液位计算对应的挂重。准备好砝码和砝码盘,将砝码盘挂在悬挂浮筒的位置上,根据计算的0%、25%、50%、75%和100%挂重,分别在砝码盘中码放砝码,观察并记录浮筒液位计的输出,并根据显示数值分别调整浮筒液位计的零点与量程。该校验方法需要拆卸浮筒,比较麻烦且费时、费力。
浮筒液位计的校验不论采用灌液法还是挂重法,都会直接或间接地受到介质密度的影响,由于在实际生产过程中很难得到被测介质的准确密度,因此不论怎样校验浮筒液位计,其测測量准确度都较差。而且通过实际应用表明:浮筒液位计的校验比双法兰差压液位变送器的校验准确度低且费时、费力。
1.6费用
对于类似的温度、压力与相近的取源间距,一般来讲,主流浮筒液位计的采购价格是双法兰差压液位变送器的两倍以上。而且由于浮筒液位计的调校费时、费力,使得浮筒液位计的维护成本也高于双法兰差压液位变送器。根据上述分析,双法兰差压液位変送器与浮筒液位计的综合比较见表1。

 
2.结语
从测量原理来说,双法兰差压液位变送器与浮筒液位计都可以测量液位,除了双法兰差压液位变送器的适用介质温度范围小于浮筒液位计外,其余方面,双法兰差压液位变送器均优于浮筒液位计。在炼油、石油化工、煤化工及煤制油等行业的液位测量与界面测量中,只要能利用就地液位计或其他手段获得在一定测量范围内被测容器的实际液位,原则上可以利用双法兰差压液位变送器来替代浮筒液位计。
 
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