双法兰差压变送器液位测量时零点迁移计算及安装方法
在工业生产中常需要对某些设备(如箱、槽、罐)的液位进行测量和调节，测量液位的仪表很多，对于许多特殊的液体介质(比如介质有腐蚀性或含有结晶颗粒，粘度大，易凝固等)，为了解决导压管被腐蚀或被堵塞的问题，可选用双法兰差压变送器进行液位测量。昌晖仪表在本文分享双法兰差压变送器的安装、双法兰差压变送器零点迁移量计算和双法兰差压变送器量程计算方法，并归纳出双法兰差压变送器的计算校验法。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/5473d9212f8a401bbb9cee7c01d02537~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20241103221502F43E02EBEF59A5FCB84B&x-expires=2147483647&x-signature=gfX7td%2BrWoYUplCRvcff2hCnUiY%3D
如图1所示，作为敏感元件的金属膜盒通过铠装毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有密封液体(一般为硅油)作为传压介质。为了使毛细管经久耐用，外部均套有金属软管保护。双法兰差压变送器工作原理可参阅
http://yunrun.com.cn/product/793.html的内容。
1、双法兰差压变送器在液位测量中的安装及计算
双法兰差压变送器可安装在任何高度和位置。但是用于真空场合(工作于真空场合的双法兰差压变送器厂家通常会做特殊处理，但仍然极容易损坏，这其中的原因参阅《双法兰液位变送器测量负压液位不好用的原因》的文章)不能高于低压室法兰的水平线。在液位测量中，双法兰变送器通常用于密闭容器，低压室法兰用来消除容器内压力(或真空)变化的影响，高压室法兰用来测量容器内液体的液位。如果双法兰差压变送器用于开口容器，则高压室法兰应与容器低端法兰相连接，而低压室法兰应置于大气中，并保持与高压室法兰同样高度。
①双法兰差压变送器安装在开口容器低端法兰中心水平线以下
1)双法兰差压变送器安装于开孔容器低端法兰中心水平线以下，且双法兰差压变送器低压室法兰和开口容器低端法兰中心在同一水平线上，如图2所示：
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图2 双法兰差压变送器安装在开口容器低端法兰水平线以下(变送器低压室法兰与开口容器低端法兰中心在同一水平线上)
假定被测介质密度为ρ1(单位:kg/m3)，H为最低测量液位到最高测量液位之间的高度(单位:m)；h1为最低测量液位到容器低端法兰中心线之间的高度(单位:m)；那么双法兰差压变送器的量程为L=H×ρ1；零点正迁移量为A=h1×ρ1；最低测量液位时，作用于双法兰差压变送器上等效静压差为△P1=h1×ρ1=A；最高测量液位时，作用于双法兰差压变送器上的等效静差压为△P2=(H+h1)×ρ1=H×ρ1+h1×ρ1=H×ρ1+A； 双法兰差压变送器检验范围为△P=△P1~△P2=h1×ρ1~H×ρ1+h1×ρ1=A~H×ρ1，对应于双法兰差压变送器的输出为4-20mA。
2)双法兰差压变送器安装于开孔容器低端法兰中心水平线以下，且双法兰差压变送器低压室法兰低于开口容器低端法兰中心水平线，如图3所示：
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图3 双法兰差压变送器安装在开口容器低端法兰中心水平线以下(变送器低压室法兰低于开口容器低端法兰中心线）
假定被测介质密度为ρ1(单位:kg/m3)，双法兰差压变送器毛细管内灌充液密度为ρ2(单位:kg/m3)，H为最低测量液位到最高测量液位之间的高度(单位:m)；h1为最低测量液位到容器低端法兰中心线之间的高度(单位:m)；h2为低压室法兰与开口容器低端法兰之间的高度(单位:m)，那么双法兰差压变送器的量程为L=H×ρ1；零点迁移量(正迁移)为A=h1×ρ1+h2×ρ2；最低测量液位时，作用于双法兰差压变送器上等效静压差为△P1=h1×ρ1+h2×ρ2=A；最高测量液位时，作用于双法兰差压变送器上的等效静差压为△P2=(H+h1)×ρ1+h2×ρ2=H×ρ1+A； 双法兰差压变送器检验范围为△P=△P1~△P2=h1×ρ1+h2×ρ2~(H+h1)×ρ1+h2×ρ2=A~H×ρ1+A，对应于双法兰差压变送器的输出为4-20mA。
②双法兰差压变送器安装在开口容器低端法兰水平线以上
1)双法兰差压变送器安装于开孔容器低端法兰中心水平线以上，且双法兰差压变送器低压室法兰高于开口容器低端法兰中心水平线，如图4所示：
为了避免双法兰差压变送器在测量过程中出现死区，必须使h1×ρ1≥h2×ρ2，否则将会出现实际测量范围小于变送器检验范围的现象。
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图4 双法兰差压变送器安装在开口容器低端法兰水平线之上(变送器低压室法兰高于开口容器低端法兰水平线上)
假定被测介质密度为ρ1(单位:kg/m3)，双法兰差压变送器毛细管内灌充液密度为ρ2(单位:kg/m3)，H为最低测量液位到最高测量液位之间的高度(单位:m)；h1为最低测量液位到容器低端法兰中心线之间的高度(单位:m)；h2为低压室法兰与开口容器低端法兰之间的高度(单位:m)，这样双法兰差压变送器的量程为L=H×ρ1；零点迁移量为A=h1×ρ1-h2×ρ2；最低测量液位时，作用于双法兰差压变送器上等效静压差为△P1=A=h1×ρ1-h2×ρ2=A；最高测量液位时，作用于双法兰差压变送器上的等效静差压为△P2=(H+h1)×ρ1-h2×ρ2=H×ρ1+A；双法兰差压变送器检验范围为△P=△P1~△P2=h1×ρ1-h2×ρ2~(H+h1)×ρ1-h2×ρ2=A~H×ρ1+A，对应于双法兰差压变送器的输出为4-20mA。
2)双法兰差压变送器安装于开孔容器低端法兰中心水平线以上，且双法兰差压变送器低压室法兰与开口容器低端法兰中心在同一水平线，如图5所示：
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图5 双法兰差压变送器安装在开口容器低端法兰水平线之上(变送器低压室法兰和开口容器低端法兰中心在同一水平线)
假定被测介质密度为ρ1(单位:kg/m3)，双法兰差压变送器毛细管内灌充液密度为ρ2(单位:kg/m3)，H为最低测量液位到最高测量液位之间的高度(单位:m)；h1为最低测量液位到容器低端法兰中心线之间的高度(单位:m)；h2为低压室法兰与开口容器低端法兰之间的高度(单位:m)，那么双法兰差压变送器量程为L=H×ρ1；零点迁移量(正迁移)A=h1×ρ1；双法兰差压变送器检验范围为△P=△P1~△P2=h1×ρ1~(H+h1)×ρ1=A~H×ρ1+A，对应于双法兰差压变送器的输出为4-20mA。
③双法兰差压变送器安装在密闭容器低端法兰水平线以下
如图6所示，高压室法兰与密闭容器低端法兰相接，低压室法兰与密闭容器高端法兰相接。
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图6 双法兰差压变送器安装密闭容器低端法兰水平线之下
假定被测介质密度为ρ1(单位:kg/m3)，双法兰差压变送器毛细管内灌充液密度为ρ2(单位:kg/m3)，H为最低测量液位到最高测量液位之间的高度(单位:m)；h1为最低测量液位到容器低端法兰中心线之间的高度(单位:m)；h2为低压室法兰与开口容器低端法兰之间的高度(单位:m)，h3为密闭容器高端法兰和低端法兰中心之间的高度，这样双法兰差压变送器的量程为L=H×ρ1；零点迁移量为A=h1×ρ1-h3×ρ2；最低测量液位时，作用于双法兰差压变送器上等效静压差为△P1=h1×ρ1-h3×ρ2=A；最高测量液位时，作用于双法兰差压变送器上的等效静差压为△P2=H×ρ1+h1×ρ1-h3×ρ2=H×ρ1+A；双法兰差压变送器检验范围为△P=△P1~△P2=h1×ρ1-h3×ρ2~H×ρ1+h1×ρ1-h3×ρ2=A~H×ρ1+A，对应于双法兰差压变送器的输出为4-20mA。
④双法兰差压变送器安装在密闭容器低端法兰水平线以上
如图7所示，高压室法兰与密闭容器高端法兰相接，低压室法兰与密闭容器低端法兰相接。为避免双法兰差压变送器在测量过程中出现死区，应满足h1×ρ1≥h2×ρ2。
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图7 双法兰差压变送器安装在密闭容器低端法兰水平线以上
假定被测介质密度为ρ1(单位:kg/m3)，双法兰差压变送器毛细管内灌充液密度为ρ2(单位:kg/m3)，H为最低测量液位到最高测量液位之间的高度(单位:m)；h1为最低测量液位到容器低端法兰中心线之间的高度(单位:m)；h2为低压室法兰与开口容器低端法兰之间的高度(单位:m)，h3为密闭容器高端法兰和低端法兰中心之间的高度，这样双法兰差压变送器的量程为L=H×ρ1；零点迁移量为A=(h1×ρ1-h2×ρ2)-(h3-h2)×ρ2=h1×ρ1-h3×ρ2；最低测量液位时，作用于双法兰差压变送器上等效静压差为△P1=(h1×ρ1-h2×ρ2)-(h3-h2)×ρ2=A；最高测量液位时，作用于双法兰差压变送器上的等效静差压为△P2=[(h1+H)×ρ1-h2×ρ2]-(h3-h2)×ρ2=H×ρ1+A；双法兰差压变送器检验范围为△P=△P1~△P2=A~H×ρ1+A，对应于双法兰差压变送器的输出为4-20mA。
⑤双法兰差压变送器安装在密闭容器高端法兰水平线以上
如图8所示，高压室法兰与密闭容器低端法兰相接，低压室法兰与密闭容器高端法兰相接，但变送器本体安装在密闭容器高端法兰水平线之上。
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图8 双法兰差压变送器安装在密闭容器高端法兰水平线以上
假定被测介质密度为ρ1(单位:kg/m3)，双法兰差压变送器毛细管内灌充液密度为ρ2(单位:kg/m3)，H为最低测量液位到最高测量液位之间的高度(单位:m)；h1为最低测量液位到容器低端法兰中心线之间的高度(单位:m)；h2为低压室法兰与开口容器低端法兰之间的高度(单位:m)，h3为密闭容器高端法兰和低端法兰中心之间的高度，h4为变送器正、负压室中心线到容器高端法兰中心线之间的高度，h5为变送器正、负压室中心线到容器低端法兰中心线之间的高度，这样双法兰差压变送器的量程为L=H×ρ1；零点迁移量为A=h1×ρ1-(h5-h4)×ρ2；最低测量液位时，作用于双法兰差压变送器上等效静压差为△P1=h1×ρ1-(h5-h4)×ρ2=A；最高测量液位时，作用于双法兰差压变送器上的等效静差压为△P2=(h1+H)×ρ1-(h5-h4)×ρ2=H×ρ1+A；双法兰差压变送器检验范围为△P=△P1~△P2=A~H×ρ1+A，对应于双法兰差压变送器的输出为4-20mA。
对于上述几种情况，如果变送器的高、低压室法兰的安装位置互换，可以进行同样的分析计算，只不过是零点迁移由正迁移变为负迁移而已。
2、双法兰差压变送器的计算校验法
在利用双法兰差压变送器测量液位时，由于变送器铠装毛细管内液体的密度和被测液体密度是已知的，所以，只要确定了变送器的安装位置和形式以及被测液体的测量范围(H)，准确地量取变送器的安装数据(h1、h2、h3、h4、h5)，就可以很方便地分析计算出双法兰差压变送器量程(L)、零点迁移量(A)、最低和最高测量液位时作用于双法兰差压变送器上的等效静压差(△P1和△P2)，然后，将双法兰差压变送器的正、负压室法兰放在同一高度上进行校验，检验范围为△P=△P1~△P2，对应于变送器的输出为4-20mA。这样，把校验后的双法兰差压变送器按要求安装在容器上，就可以准确地测量出容器内液体的液位了。
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