關于一種差壓式液位計(液位變送器）新型取壓方法的探討

　　　　在油氣田地面工程、石油化工、發電、造紙、給排水等許多工業領域中，各類生產容器或儲罐中的液位測量數據對于生產來說是非常重要的一個工藝參數，液位(界面)檢測無論是對生產工藝過程還是生產安全的保證都具有相當重要的意義，同時也對于產成品的質量產生影響。差壓式液位測量方式是取得液位數據的常見的測量方式，差壓式液位計和液位變送器也在生產應用過程中被細分為很多種類，本文針對于目前工業生產領域常用的差壓式液位計的取壓方式的利弊，提出了一種新型的內置式差壓液位計安裝方式，就是將負相引壓管垂直段設在容器內，上端伸至氣相介質中，這種方式無需伴熱，而且由于引壓管中和容器中的介質相同，溫度密度也相同，因而測量精度高，此方式還具有結構簡單、操作容易、維護量小等優點。



　　1目前差壓式液位計常用的取壓方式
　　液位(或界面)檢測儀表的種類非常多，有直讀式如觀察窗、玻璃管液位計、玻璃板液位計;靜壓式如差壓液位計、壓力液位計;稱重式液位計;浮力式如浮子液位計、浮筒液位計、磁翻板(柱)液位計;電氣型如磁致伸縮液位計、電容液位計、電感液位計、電阻液位計、射頻導納液位計;超聲波液位計、放射性液位計和雷達液位計等。
　　除了觀察窗、超聲波液位計和雷達液位計是直接測得液位外，大部分液位計都是通過測量液體的其他物理量如差壓(壓力)、電容、浮力等參數，間接得出液位值的。在工業實際應用中以差壓(壓力)式液位測量較為常用。
　　差壓式液位測量無機械磨損，工作可靠，質量穩定，壽命長，結構簡單，安裝方便，便于操作維護，體積小，只需在容器上開1一2個孔。
差壓式液位計的測量原理如下，用鋼管將差壓計的正壓端接至被測液體的底部.負壓端接至氣相中，根據流體靜力學原理：

 
 
差壓式液位計的典型安裝方式見圖1，這種普通的安裝方式有其缺陷，當容器內有蒸汽時會在負相引壓管內冷凝成液體，造成嚴重測量誤差，需要在引壓管裝儲液罐，定期進行人工排液;天氣寒冷時引壓管內的液體容易凝固，需要進行伴熱保溫。
  
　　如果采用帶毛細管的法蘭式差壓液位計，避免了引壓管凝液和受凍.也不需要定期排液和伴熱保溫。但是法蘭式差壓液位計的精度較低、盲區大，難以進行精確測量和界面測量;液位計膜片附近會有沉積物無法排除，影響液位計使用;而且這種液位計的價格較高，不利推廣應用。
　　還有一種解決辦法就是預先在負相引壓管內注人物理、化學性質都比較穩定的緩沖液，如硅油。但這種方法需要經常補充緩沖液，很麻煩，尤其是測量壓力容器內液位時很不安全。
　　再一種解決辦法就是吹氣法，這種方法使用起來更麻煩，要求現場有儀表風，無法普遍推廣使用。
　　上述幾種方法還有一個通病，就是當介質溫度發生變化時，介質密度也隨之變化，由差壓液位計公式可知，這將嚴重影響液位測量值的精度。而實際上現場介質溫度是容易變化的，而且變化量往往很大，在石油天然氣、化工、熱力工程、發電、造紙等工業領域則會經常遇到極端溫度的工況。

　　2解決方法
針對以上問題，我們對液位計的安裝方式進行改進，采用內置式差壓液位計安裝方式，就可以克服目前現有方式的缺點，而且結構簡單，操作方便，維護費用低。這種方法是將負相引壓管垂直段設在容器內，上端伸至氣相介質中，見圖(2)
 
 　　在用于測量物理性質不穩定的介質時，可以向負相引壓管內預先注人將來容器中要裝的介質，然后對差壓液位計進行負遷移(調零)。
　　由于負相引壓管垂直段在容器內，不需伴熱(僅容器外的一小段水平引壓管需要伴熱)，而且由于負相引壓管和容器內的介質相同、溫度相同、密度相同，抵消了由于溫度變化造成的液位測量誤差。
　　還可以將負相引壓管向上伸出容器頂部，在伸出容器頂部之前開一小孔作引壓孔。在容器外安裝閥門(如容器不為常壓，則安裝2個閥門)，作為液位計的注液口.可以在正常工作時不停產注液.同時還可以作為壓力儀表的安裝口。在石油化工等諸多行業，大量的容器都處于高溫狀態，容器內的物質常常處于氣液平衡狀態，此時，由于引壓管上端的溫度低于容器，容器內的氣相物質會從小孔進人引壓管冷凝成液體，自動實現注(補)液，不需人工操作，節省了儲液罐，無需經常標定，見圖3

　　如果負相引壓管無法自然補充，則可以人工補液。當容器為常壓時，打開負相引壓管頂端閥門，直接從負相引壓管頂端注液即可。當容器帶壓時，則安裝2個閥門，利用交替開關閥門完成注液。
　　人工注液時如果無法判斷注液量，可以在注液前先對差壓液位計進行過量負遷移，此時液位計會有液位顯示。開始注液時液位計示值逐漸變小，當液位計示值不變時，說明液已注滿(小孔高度)，停止注液，調小遷移量，使液位計示值為零。
　　本方法也可用于測量不同液體間的界面高度，只需將負相引壓管上端處于上層液體中即可。

　　3結束語
　　內置式差壓液位計安裝方式，為石油天然氣、化工、發電、造紙、給排水等工業領域液位儀表的使用，增加了一種新的模式，而且簡便、易行，精度高、維護量小，實際現場應用的效果非常好，減輕了工人的工作強度，具有極大的推廣價值。

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