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差压液位计概述

差压式液位计是利用液柱产生的压力来测量液位高度的仪表。 液位变化后，高压侧法兰处的膜片所受的压力会发生变化。 随着它的变化，变送器计算出的差压值也会随之变化，它们之间呈线性关系。 通常，高压侧（H 侧）和低压侧（L 侧）不能装反。 一般H侧安装在设备的下部，L侧安装在设备的上部。 安装前应将设备的法兰面清洗干净，垫片不能偏斜，以免膜片被刺破或变形，造成变送器变形。

变送器按测量范围可分为通用压力变送器（0.001MPa～35MPa）和差压变送器（0～1.5kPa）和负压变送器。 从准确度来看，因为我们国家标准的准确度是0.5%。 因此，近年来可分为高精度压力变送器（0.1%或0.2%或0.075%）和通用压力变送器（0.5%）。 如果液相密度变化较大，则不宜使用差压式液位计。

一、差压式液位计的结构及工作原理

双法兰差压变送器结构：主要部件有传感器模块、电子元件外壳、毛细管、高低压侧法兰和膜片。 传感器模块包括充油传感器系统（隔膜、充油系统和传感器）和传感器电子设备。

差压液位计的工作原理：用一个敏感元件（多用膜盒）将一个空间分成两个腔室，当两个腔室通入压力时，传感器在接头下产生位移（或位移）两种压力的作用。 趋势），这个位移与两个腔室之间的压力差（压差）成正比，这个位移转换成一个标准信号（4-20mADC信号）输出，可以反映压差，毛细管，导压管，填充液体的作用是将接收到的压力传送到变送器内部进行计算。

差压变送器测量的结果就是压差，即△P=ρg△h。 桶罐一般为圆柱形，圆柱截面积S为常数。 当温度变化时，介质体积膨胀或收缩膜盒压力表区别，实际液位也随之升高或降低，但变送器检测到的压力保持不变。 如果需要显示实际液位，也可以通过在DCS系统中引入介质温度和压力补偿来解决。

二、差压液位计的种类及应用

差压变送器包括普通差压变送器和微差压变送器。 按外形结构可分为：单法兰式差压液位计、双法兰式差压液位计、平衡容器式差压液位计。

1、单法兰差压液位计：单法兰液位变送器可测量各种开口容器的液位和密度。 有平法兰和插入式法兰两种。 安装在管道或容器的法兰上。 由于隔离膜片直接与液体介质接触，不需要用导压管引出正压侧，因此可以测量高温、高粘度、易结晶的液位、压力和密度、易沉淀和强腐蚀介质。

与双法兰差压液位计的区别：

1、原则上：均为差压变送器+法兰导压；

2、从结构上看：单法兰液位变送器只有一个法兰隔膜盒与高压侧相连，低压侧与大气相连。 双法兰液位变送器是高低压侧通过充油毛细管和两个法兰波纹管连接（也有一个毛细管，单法兰变送器安装在下面，从低压侧引出一个毛细管单法兰变送器到上法兰波纹管）；

3、从工程应用来看：都只能测量定密度液体的液位，单法兰变送器只能用于与大气相通的常压设备的液位，而双法兰变送器可应用于测量密闭设备罐的液位；

4、从经济性上来说，双法兰肯定比单法兰贵，毕竟多了一个法兰波纹管和毛细管。

2、双法兰差压液位计：

双法兰差压液位计是测量变送器高低压侧差值，并向DCS或PLC等系统输出标准信号的仪表。 它与一般压力变送器的不同之处在于它有2个压力端口。 差压变送器一般分为正压端和负压端。 通常，差压变送器正压端的压力应大于负压端。 可以测量压力端。

双法兰液位变送器采用毛细管法兰变送器进行测量，相当于将变送器测量元件中的隔离膜片延伸至装置开口处，可有效消除粘性、腐蚀或存在。 相变剧烈的介质对测量的影响。

变送器“硅油”

一般我们在选择单法兰或双法兰压力差压变送器时，主要是根据工作温度选择膜片的硅油型式，根据工作压力选择膜片连接法兰的磅级和连接形式。 然而，很多选择者总是忽略了硅油的选择不仅要看使用温度，还要看使用压力对硅油允许范围的影响。

从以下三个国际知名品牌硅油的技术数据表可以看出，不同厂家的硅油在不同的工作压力范围下的允许使用温度范围是不同的。

对于常压条件，普通硅油即可满足要求；

在温度超过工作温度，超过190℃的正压工况下，需要考虑选择更高牌号的硅油；

超过250℃的常压工况，需考虑高温硅油； 对于负压或真空条件下，工作温度超过190°C，必须特别注意。

对于工作温度超过300℃的工况，我们一般不推荐使用法兰膜片测量方式，无论是可补焊还是满焊。

如果工艺温度超过300℃，硅油会膨胀，超过硅油的汽化点，硅油就会蒸发。 可考虑导压管或磁致伸缩液位计。

对于真空和高温应用，不建议使用毛细管远程传输。 因为毛细管会随着环境温度的升高而升高，变送器的响应时间会延迟。 推荐使用全焊接直连法兰型。

如果是190℃以内的真空负压工况，在选择安装毛细管时，必须保证变送器到最低压力点的位置与最低压力点处于同一水平面或低于最低压力点。 选型时应注意毛细管的长度应至少比上下法兰之间的距离长1米。

硅油的密度会随着环境温度的变化而变化，热胀冷缩也会引起波纹管受力的变化，造成双法兰测量误差。 比如冬天中午和晚上温差大，相对误差就比较大。 艾默生因此提出了不等长毛细管的补偿方案，但仍然推荐等长配置。 如果采用不等长配置，必须准确计算，否则可能会造成较大的误差。

3、平衡容器式差压液位计：

平衡容器式差压液位计主要由平衡容器（又称水位差压转换装置）、压力信号导管和差压变送器三部分组成。 平衡容器用于测量汽水管路中的压力。 平衡容器用于防止压力突然变化时压力管道内的液柱发生波动，以减少其测量水位时的误差。

天平容器分为单室天平容器和双室天平容器。 单室平衡容器本身没有自补偿能力。 双室平衡容器是一种结构巧妙、具有一定自补偿能力的水位测量装置。 基准杯上方有圆形漏斗结构，将整个双腔平衡容器分为上下两部分。 为区别于单室平衡容器，称为双室平衡容器。

单人房：

单室平衡容器的水面高度L是恒定的。 当水位升高时，水通过蒸汽侧连接管溢流到密闭容器中； 当它减少时，它由蒸汽冷凝水补充。 因此，当平衡容器内的水密度一定时，正压管的压力为一个恒定值，而负压管与密闭容器相连，输出压力的变化反映了水的变化容器中的水平。

现在单室天平容器被广泛使用。 它将压力与密度、温度与密度关系的计算公式写入DCS系统。 温度和压力变化后，信号由压力变送器和温度变送器传送。 进入DCS系统，系统会自动计算水位变化。 测量前，应根据被测介质的性质，将天平容器的塞子取下，倒入冷水或其他液体作为隔离物。 单室平衡容器一般用于测量大型锅炉或压力变化较大的容器的汽包液位。

双人间：

双室平衡容器由内外两个室组成。 平衡器的外腔与锅炉汽包的蒸汽相连，并充满冷凝水； 连接，利用连接装置的原理，使内腔水位随汽包水位的变化而变化。 这种结构的双层容器保证了外腔内的水温基本相等，从而减少了温差带来的测量误差。 当水位高于平衡器上端导压管时，水通过导压管流入锅炉汽包，使外腔水位保持恒定。 内腔通过平衡器下侧导压管与汽包水位相连，其水位随汽包水位变化而变化。 如果蒸汽压力和温度参数一定，差压变送器的输出信号只与汽包水位有关。

双室平衡容器的机械部分补偿了压力对水位测量的影响，在零水位和额定工况下更准确。 当它偏离零水位或额定压力时，常会出现过补偿和欠补偿现象。 因此，双室平衡容器一般用于小型锅炉或压力变化不大的容器的汽包液位测量。

三、仪器防腐措施

仪器防腐措施：

在石油和化工行业，企业生产过程中会产生大量的腐蚀性物质。 过程中使用的检测仪器腐蚀严重，大大降低了仪器的使用寿命。

在实际生产过程中，腐蚀的存在导致仪表故障率时有发生。 企业通过频繁更换仪表来保证生产设备的正常运行，增加了企业运维成本。 化工行业广泛采用的防腐方法有：隔离法、防腐材料法、研制防腐传感器、安装防腐阀门等，其中以隔离法最为常用。

气体隔离法：气体隔离的原理是在检测点与仪表检测元件之间的导压管内充入空气，以防止被检测的压力介质直接接触仪表，保护仪表不被高压损坏。被测介质。 气体隔离法也称注气保护法，用于压力变送器测量低压或绝压时。 检测点的压力变化由导压管中的空气感应到仪表变送器，通过仪表的敏感元件检测得到结果。

液体隔离法：测量氯化氢气体、氧化氮气体、氯气等介质时，在隔离罐内充入全氟三丁胺或其他隔离液体，将腐蚀性介质与检测仪器的金属部件隔离开来。 液体分离法存在一些缺点。 比如加装液封，就会出现液封介质。 被测介质可能与液封介质发生化学反应，产生新的腐蚀问题，降低隔离效果。 同时，市场上的隔离液价格普遍偏贵，灌装方法麻烦，防腐效果不好。 在实际应用中，液体隔离法并未得到广泛应用。

隔膜隔离：由于聚四氟乙烯具有高润滑、耐高低温、耐天候老化、耐腐蚀、不粘附、低张力、低摩擦系数等特点，因此耐大多数化学溶剂和药物。 因此，化学仪器的防腐隔离膜片由聚四氟乙烯制成。 具体应用方法是在压力变送器的波纹管或压力表的弹簧管上粘贴或喷涂聚全氟乙烯丙烯或聚四氟乙烯隔膜，使腐蚀介质与传感元件隔开，达到防腐目的。 .

每种隔离剂的相对密度、粘度、蒸气压、沸点、凝固点、闪点、性能和用途都不同。 根据被测介质的物理化学性质选择隔离液非常重要。 选择不合适的隔板，至少会污染被测介质，或引起事故，造成财产损失和人员伤亡。

排除介质与垫片之间的化学反应，我国南方和北方为同一介质选择的垫片也会有很大差异。 例如，北方冬季气温可降至-15度以上，南方最低气温不到0度。 在较冷的地区，应选择具有抗冻能力的绝缘液，最好以该地区历年最低温度为准，并留有余量。 在寒冷地区安装差压变送器时，导压管越短越好。 另外，根据需要在导压管上加保温层。

对于容易结冰的仪器，需要想办法增加蒸汽伴热或电加热，但必须保证加热蒸汽的量和压力。 电加热在易燃易爆区域应考虑防爆。 此外，还要加强巡视，确保每台仪器的运行状况一目了然。

在高温介质的作用下，隔离液会蒸发或挥发膜盒压力表区别，导致变送器的差压值畸变。 另外，隔离液在低温介质的作用下会凝固或结晶，压力无法正常传递到变送器。 因此，选择合适的垫片非常重要。 下表列出了常用垫片的性能和用途。

关于作者：

刘北建（1987—），江苏徐州人。 从事化工行业12年。 多次参与工厂的新建、扩建、原厂启动和调试工作，具有扎实的调试和维护经验。 现就职于江苏未名石化，任工程师。

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