工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中對(duì)于液位的測量是一項(xiàng)重要的工作，測量液位的儀表有很多種，利用壓力變送器測量液位就是其中常見的一種測量方式，一般來說差壓液位變送器主要受到壓力的影響，但這是基于所測液體介質(zhì)密度不度的前提。如果所介質(zhì)的密度產(chǎn)生不穩(wěn)定的變化，壓力變送器中的量程設(shè)置并不能隨著介質(zhì)密度變化的隨時(shí)進(jìn)行更改，就會(huì)導(dǎo)致測量得到的液位值與實(shí)際值存在較大的誤差，對(duì)整個(gè)工業(yè)控制造成影響。本文結(jié)合工作實(shí)際，對(duì)于如何修正壓力變送器測量的液位值，提高測量的精度進(jìn)行的分析。
 
       液位測量是工業(yè)自動(dòng)化測量中常見的一種測量方式，常見的測量方式主要有投入式液位計(jì)的靜壓液位測量、浮球液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)、電容式液位傳感器、雷達(dá)液位計(jì)、超聲波液位計(jì)、氣泡法等，各種測量方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域也根據(jù)實(shí)際情況區(qū)別進(jìn)行選擇，但目的都是為了能夠準(zhǔn)確的測量被測介質(zhì)的液位值。利用壓力變送器測量液位也是工業(yè)測量中常用的一種測量手段，它具有測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，因此在液位測量中被**使用。但這種測量方式也有它的缺點(diǎn)，當(dāng)測量介質(zhì)的密度發(fā)生變化時(shí)，由于壓力變送器中的壓力量程不可能做到根據(jù)被測介質(zhì)密度的變化隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整和修改，所以測量到的液位值與實(shí)際液位值存在較大的誤差，特別是測量介質(zhì)隨時(shí)變化，但工業(yè)決策又對(duì)液位測量值精確度要求很高的場合，測量值往往就不能滿足工業(yè)系統(tǒng)的使用的要求。結(jié)合火力發(fā)電廠脫硫制漿系統(tǒng)中的漿液箱液位測量的實(shí)際情況，對(duì)如何利用壓力變送器提高密度變化介質(zhì)容器的液位測量值提出了見解，并應(yīng)用于實(shí)際運(yùn)行中，效果良好。
 
　　一.壓力變送器測量液位的工作原理
如圖1所示，我公司磨機(jī)漿液箱測量液位采用的是磨合式壓力變送器，通常采用法蘭安裝的方式，變送器帶安裝法蘭與罐體上的配對(duì)法蘭用螺栓連接，通過測量被測點(diǎn)的壓力值，根據(jù)流體力學(xué)的可知P=ρgh，其中ρ為被測介質(zhì)的密度，g為重力加速度，常數(shù)，h為被測介質(zhì)的液位高度，壓力變送器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成4—20mA的直流輸出電信號(hào)，控制系統(tǒng)通過輸出電流值的大小，計(jì)算出被測介質(zhì)的液位值h。
 
　　二.存在的問題
　　在對(duì)壓力變送器的量程進(jìn)行設(shè)定時(shí)通常是根據(jù)液位變化范圍hmin—hmax和被測介質(zhì)的密度ρ，計(jì)算出壓力值的范圍Pmin—Pmax。通常認(rèn)為被測介質(zhì)的密度ρ在整個(gè)測量過程中是固定不變的。因此這種測量方式對(duì)于被測介質(zhì)密度不發(fā)生變化的工況，測量的液位值精確。但對(duì)于濕磨機(jī)漿液箱而言，由于要使磨機(jī)制備的漿液達(dá)到供漿系統(tǒng)的要求，漿液的密度變化是需要有一個(gè)過程的，即使是在正常運(yùn)行時(shí)漿液的密度也不是固定不變的。而且磨機(jī)漿液箱的液位值需要引用到整個(gè)磨機(jī)的控制系統(tǒng)中，當(dāng)磨機(jī)漿液箱液位低于液位下限時(shí)磨機(jī)就要停運(yùn)，當(dāng)液位高于液位上限時(shí)磨機(jī)漿液箱漿液就會(huì)出現(xiàn)溢流。在整個(gè)漿液制備的過程中漿液密度的變化范圍從1.0kg/m3—1.4kg/m3變化。
　　例如在設(shè)定壓力變送器的壓力量程時(shí)是將密度值設(shè)定為ρ定=1.0kg/m3時(shí)，如果被測介質(zhì)的液位變化范圍hmin—hmax=1—3m時(shí)，壓力量程則設(shè)定為9.8—29.4KPa，輸出設(shè)定為4—20mA。如果實(shí)際的被測介質(zhì)實(shí)際密度升高到ρ實(shí)=1.2kg/m3，液位值為2米時(shí)壓力變送器測量到的壓力值為23.52KPa，壓力變送器的輸出電流為15.2mA，該電流信號(hào)經(jīng)過控制系統(tǒng)運(yùn)算后的液位值為2.4m，較實(shí)際液位偏高了0.4m，測量誤差為20%，超過了控制系統(tǒng)對(duì)被測參數(shù)的精確度要求。而且被測介質(zhì)的密度與壓力變送器的設(shè)定密度之間的偏差值越大，則測量出的液位值與實(shí)際液位值值之間的偏差也就越大。
由于漿液密度的變化范圍較大，所以造成壓力變送器測量的液位值與實(shí)際磨機(jī)漿液箱的液位值有很大的誤差，容易引起磨機(jī)控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作，所以如何有效的提高液位的測量精確度在磨機(jī)控制系統(tǒng)中就顯得尤為重要。
 
　　三、解決的辦法
　　從存在的問題中可以看出，造成測量液位值不準(zhǔn)的主要原因是漿液的密度在運(yùn)行過程中不是固定不變的，是一個(gè)隨系統(tǒng)運(yùn)行工況而隨時(shí)變化的變量，如何將密度這個(gè)變量的變化對(duì)液位測量所形成的誤差加以修正，達(dá)到測量液位與實(shí)際液位一致的目的。鑒于此，在液位控制單元中引入了密度控制單元，將密度控制單元測量的密度值與壓力變送器中設(shè)定的密度值對(duì)比，計(jì)算出由于密度變化而產(chǎn)生的液位差異，并差異通過運(yùn)算加以消除，確保輸出液位值的真實(shí)。工作原理見圖2。
　　通過工作原理圖可以看出，在被測介質(zhì)的罐體增加了密度測量的環(huán)節(jié)，密度測量也是通過差壓變送器測量罐體固定兩點(diǎn)之間壓差的變化，得出被測介質(zhì)的實(shí)時(shí)密度值。壓差值ΔP=ρg（h1-h2），其中ρ為被測介質(zhì)的密度，g為重力加速度，h1-h2為1、2兩個(gè)測量的高度差。壓差變送器也是壓力的變化值轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的4—20mA的直流輸出，供控制系統(tǒng)使用，計(jì)算出被測介質(zhì)的密度值，在液位計(jì)算單元內(nèi)用實(shí)際密度來修正設(shè)定密度差異，從而得到與實(shí)際液位較為接近的液位值，為控制系統(tǒng)的精確測量提供可靠地?cái)?shù)據(jù)保障。
比較簡單的修正原理為：根據(jù)實(shí)際測量的被測介質(zhì)密度ρ實(shí)與設(shè)定密度ρ定之間的差值Δρ，近似計(jì)算出由于Δρ變化所導(dǎo)致的壓力變化值ΔP，然后計(jì)算出液位變化值Δh。ΔP=Δρgh測，Δh=ΔP/（ρ實(shí)g），控制系統(tǒng)輸出液位值h=h測-Δh。原理圖如圖3下：
 
　　四.修正結(jié)果
如在存在問題中所舉例，加入該環(huán)節(jié)以后，經(jīng)過控制系統(tǒng)運(yùn)算后的液位輸出值為h輸出=h測-Δh=2.4-0.4=2m，輸出液位與測量液位一致，克服了因?yàn)楸粶y介質(zhì)密度變化而導(dǎo)致的輸出液位與實(shí)際液位存在誤差的現(xiàn)象，確保了整個(gè)控制系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的真實(shí)性。
 
　　結(jié)語
　　在使用壓力變送器測量被測介質(zhì)密度變化的液位環(huán)境中，通過在加裝密度測量環(huán)節(jié)，在得到實(shí)際被測介質(zhì)密度的條件下，對(duì)壓力變送器測量的液位值進(jìn)行修正運(yùn)算，能夠比較準(zhǔn)確的得到被測介質(zhì)的實(shí)際液位值。

上一條：各類工業(yè)測量的變送器原理簡單了解及其常見故障解決方案
下一條：靜壓式液位計(jì)等自動(dòng)化儀表在麥芽糖醇生產(chǎn)工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)