压力变送器在水位测量中的应用.doc

压力变送器在敞口容器水位测量中的应用
（中孚实业检修总公司 谢超锋 ）
摘要：针对联孚电厂应用压力变送器对大型敞口容器磁翻板液位计的改造原理进行了比较深入的分析，并对压力变送器在液位测量领域的扩展应用做了阐述。
关键词：磁翻板式液位计 压力变送器 连通器原理 敞口容器
1前言
联孚电厂300MW机组配套水处理系统1500吨除盐水箱水位测量系统原设计为磁翻板式液位计，在运行中存在如下问题：
(1)其内部浮子由于测量筒过长，垂直方向弯曲变形量较大，易卡涩；(2)双色磁柱经常出现断档，因高度问题,维护极其不便；
(3)远传信号传感器:干簧管,自投产之日起就经常出现故障，造成液位远传信号长期无法正常显示，原因多为装置自身设计原因;
以上问题长期困扰除盐水箱水位的正常监视，给运行人员带来极大不便。在经过热工技术人员的分析论证后，应用压力变送器工作原理，大胆的应用压力变送器对其进行了改造，在投资很小的情况下取得了很好的测量效果，经过实际测量校对，偏差不到10mm，效果非常好，为后来同类设备的改造做了大胆的尝试，积累了丰富经验。
2 应用压力变送器测量水位的原理
压力变送器在以往多用作密闭压力容器的压力测量，而对于敞口容器来讲，根据连通器原理，连通管内同一水平面处的压力是相等的。如下图所示：

ρ
远
传
信
号
H
pss

测量原理示意图
对于应用于水位测量的压力变送器来讲，这个等压力点就应当取在容器的底部，这样以来它测量的压力就等于该点水平面以上水柱所产生的压力了。通过压力测量公式可看出：
压力测量公式：P=ρgH------（1）
在对其进行变换后就成了液位的计算公式：
液位计算公式：H=P/ρg-------(2)
H------液柱高度 m;
P------液柱底部压力 Pa;
ρ-----液体密度 Kg/m3;
对于公式中的ρ—密度，会由于环境温度、以及水自身温度的变化而发生变化，但是对于电站锅炉除盐水来讲，由于除盐水置换量较大，其温度在10℃（冬天）--17℃（夏天）之间，密度变化很小，近似恒定，所以对压力的影响并不大，可以忽略不计。对于例如除盐水罐此类的大型容器，根据变送器标准信号输出为4—20mA的特点，我们可以设计应用160Kpa量程的压力或差压变送器（应用差压变送器时，需一端对大气），来对应0—16米的标高和16mA的输出电流信号间隔，即1mA输出对应1m水位。如此以来，测量设置更加简单。
而对于温度较高的敞口容器内的水来讲，由于温度所造成的偏差超出测量要求时，我们通过对温度进行补偿运算后，也依然能够利用这个公式来应用压力变送器对位进行比较精确的测量。下面是某敞口容器内水温为80℃时水位测量系统的补偿运算（假设测量筒内水温为20℃）：
1标准大气压下，80℃水的密度为：ρ1
20℃水的密度为：ρ2
实际水位为H1=P/ρ1g
测量水位为H2=P/ρ2g
显然H2<H1, H1/H2=ρ2/ ρ1=k 则实际水位 H1= k·H2
在压力P不变的情况下，其输出电流也保持不变，则CRT显示量也保持不变为H2，此时为了补偿由于温度差异对水位的影响，可以对原水位量程进行如下修正：
原量程为：H;
修正后量程为：H=k·H。
则测量显示值为h= k·H2= H1,即为实际水位。
当然，如此计算仍属近似简单计算，但是从运行监视的要求来讲，已经完全能够满足运行需要了。
基于上述原理对该水位测量系统进行改造后，经过观察记录，发现偏差不超过10mm，效果非常好。同时，应用压力变送器测量，可靠性大大提高，检修维护量也大幅度减少，降低了许多维护费用。
3压力变送器在液位测量领域的扩展应用
应用压力变送器来测量液位有其独到之处，对于由于温度变化而造成的液位偏差，我们可以根据密度与温度之间的对应关系，通过对温度的补偿运算来间接的换算出密度，进而算出液柱的高度，而这些在控制软件中不难实现，特别是一些智能变送器本身自带温度补偿功能。如此以来，可以使压力变送器的应用扩展到油位，药液等敞口容器液位的测量。
在安装形式上对压力变送器的传感器和转换器分离布置后，还可以应用于深井，污水池等容器的水位测量，应用前景良好。