1． 液面的遷移

應(yīng)用差壓變送器測(cè)量液面時(shí)，如果差壓變送器的正、負(fù)壓室與容器的取壓點(diǎn)處在同一水平面上，就不需要遷移。而在實(shí)際應(yīng)用中，出于對(duì)設(shè)備安裝位置和便于維護(hù)等方面的考慮，測(cè)量?jī)x表不一定都能與取壓點(diǎn)在同一水平面上；又如被測(cè)介質(zhì)是強(qiáng)腐蝕性或重粘度的液體，不能直接把介質(zhì)引入測(cè)壓儀表，必須安裝隔離液罐，用隔離液來(lái)傳遞壓力信號(hào)，以防被測(cè)儀表被腐蝕。這時(shí)就要考慮介質(zhì)和隔離液的液柱對(duì)測(cè)壓儀表讀數(shù)的影響。

差壓變送器測(cè)量液位安裝方式主要有三種，為了能夠正確指示液位的高度，差壓變送器必須做一些技術(shù)處理——即遷移。遷移分為無(wú)遷移、負(fù)遷移和正遷移。

1.1 無(wú)遷移

將差壓變送器的正、負(fù)壓室與容器的取壓點(diǎn)安裝在同一水平面上。

設(shè)A點(diǎn)的壓力為P-，B點(diǎn)的壓力為P+，被測(cè)介質(zhì)的密度為ρ，重力加速度為g，則ΔP= P+- P-=ρgh+ P-- P-=ρgh；如果為敞口容器，P-為大氣壓力，ΔP=P+=ρgh，由此可見(jiàn)，如果差壓變送器正壓室和取壓點(diǎn)相連，負(fù)壓室通大氣，通過(guò)測(cè)B點(diǎn)的表壓力就可知液面的高度。

當(dāng)液面由h=0變化為h=hmax時(shí)，差壓變送器所測(cè)得的差壓由ΔP=0變?yōu)?Delta;P=ρghmax，輸出由4mA變?yōu)?0mA。

假設(shè)差壓變送器對(duì)應(yīng)液位變化所需要的儀表量程為30kPa，當(dāng)液面由空液面變?yōu)闈M液面時(shí)，所測(cè)得的差壓由0變?yōu)?0kPa，其特性曲線如圖4中的(a)所示。

1.2 負(fù)遷移

為了防止密閉容器內(nèi)的液體或氣體進(jìn)入差壓變送器的取壓室，造成引壓管線的堵塞或腐蝕，在差壓變送器的正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別裝有隔離液罐，并充以隔離液，其密度為ρ1 。

當(dāng)H=0時(shí)，P+=ρ1gh1 P-=ρ1g(H+h1)

ΔP= P+- P-=-ρ1gH

當(dāng)H=Hmax時(shí)，P+=ρ1gh1 +ρgH P-=ρ1g（H+h1）

ΔP= P+- P-=ρgH-ρ1gH=(ρ-ρ1)gH

當(dāng)H=0時(shí)，ΔP=-ρ1gH，在差壓變送器的負(fù)壓室存在一靜壓力ρ1gH，使差壓變送器的輸出小于4mA。當(dāng)H=Hmax時(shí)，ΔP=(ρ-ρ1)gHmax，由于在實(shí)際工作中ρ1»ρ，所以，在zui高液位時(shí)，負(fù)壓室的壓力也遠(yuǎn)大于正壓室的壓力，使儀表輸出仍小于實(shí)際液面所對(duì)應(yīng)的儀表輸出。這樣就破壞了變送器輸出與液位之間的正常關(guān)系。為了使儀表輸出和實(shí)際液面相對(duì)應(yīng)，就必須把負(fù)壓室引壓管線這段H液柱產(chǎn)生的靜壓力ρ1gH消除掉，要想消除這個(gè)靜壓力，就要調(diào)校差壓變送器,也就是對(duì)差壓變送器進(jìn)行負(fù)遷移，ρ1gH這個(gè)靜壓力叫做遷移量。

調(diào)校差壓變送器時(shí)，負(fù)壓室接輸入信號(hào)，正壓室通大氣。假設(shè)儀表的量程為30kPa，遷移量ρ1gH=30kPa，調(diào)校時(shí)，負(fù)壓室加壓30kPa，調(diào)整差壓變送器零點(diǎn)旋鈕，使其輸出為4mA；之后，負(fù)壓室不加壓，調(diào)整差壓變送器量程旋鈕，直至輸出為20mA，中間三點(diǎn)按等刻度校驗(yàn)。

當(dāng)液面由空液面升至滿液面時(shí)，變送器差壓由ΔP=-30kPa變化至ΔP=0kPa，輸出電流值由4mA變?yōu)?0mA，其特性曲線如圖4中的(b)所示。

1.3 正遷移

在實(shí)際測(cè)量中，變送器的安裝位置往往與zui低液位不在同一水平面上，如圖3所示。容器為敞口容器，差壓變送器的位置比zui低液位低h距離，ΔP=P =ρgH+ρgh。

當(dāng)H=0時(shí)，ΔP=ρgh，在差壓變送器正壓室存在一靜壓力，使其輸出大于4mA。

當(dāng)H=Hmax時(shí)，ΔP=ρgH+ρgh，變送器輸出也遠(yuǎn)大于20mA，因此，也必須把ρgh這段靜壓力消除掉，這就是正遷移。 
調(diào)校時(shí)，正壓室接輸入信號(hào)，負(fù)壓室通大氣。假設(shè)儀表量程仍為30kPa，遷移量ρgh=30kPa。

如果現(xiàn)場(chǎng)所選用的差壓變送器屬智能型，能夠與HART手操器進(jìn)行通訊協(xié)議，可以直接用手操器對(duì)其進(jìn)行調(diào)校。

1.4 測(cè)量范圍、量程范圍和遷移量的關(guān)系

差壓變送器的測(cè)量范圍等于量程和遷移量之和，即測(cè)量范圍=量程范圍+遷移量。如圖4所示，a量程為30kPa，無(wú)遷移量，測(cè)量范圍等于量程為30kPa；b量程為30kPa，遷移量為-30kPa，測(cè)量范圍為-30～0kPa；c量程為30kPa，遷移量為30kPa，測(cè)量范圍為30～60kPa。

由此可見(jiàn)，正、負(fù)遷移的輸入、輸出特性曲線為不帶遷移量的特性曲線沿表示輸入量的橫坐標(biāo)平移。正遷移向正方向移動(dòng)，負(fù)遷移向負(fù)方向移動(dòng)，而且移動(dòng)的距離即為遷移量。

綜上所述，正、負(fù)遷移的實(shí)質(zhì)是通過(guò)調(diào)校差壓變送器，改變量程的上、下限值，而量程的大小不變。如果從負(fù)壓室來(lái)看，也可以簡(jiǎn)單理解為正遷移，好比在負(fù)壓室增加ρgh遷移量，而正遷移好比在負(fù)壓室減少ρgh遷移量。

2 利用遷移原理對(duì)液面測(cè)量方法進(jìn)行改進(jìn)

從以上分析中可以了解到差壓變送器測(cè)液面正、負(fù)遷移的原理，這樣在實(shí)際應(yīng)用中，就可以根據(jù)生產(chǎn)裝置的工藝情況和儀表的使用條件及周圍環(huán)境等靈活應(yīng)用，對(duì)液面的測(cè)量方法進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

3 帶遷移的差壓變送器故障分析

3.1 正遷移故障

判斷正遷移的差壓變送器在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中測(cè)量是否準(zhǔn)確，首先應(yīng)關(guān)閉差壓變送器三閥組的正、負(fù)壓測(cè)量室，打開(kāi)平衡閥及儀表放空堵頭，此時(shí)儀表輸出應(yīng)低于4mA。如果輸出不低于4mA，可能是正壓室引線或三閥組有些堵。其次，關(guān)閉正壓室取壓點(diǎn)，打開(kāi)放空開(kāi)關(guān)，這時(shí)輸出應(yīng)為4mA。如果輸出低于4mA，可能是遷移量變小或零位偏低；若灌有隔離液，可能是隔離液沒(méi)有灌滿或從旁處漏掉；如果輸出高于4mA，說(shuō)明遷移量變大或零位偏高。

3.2負(fù)遷移故障

判斷負(fù)遷移的差壓變送器在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中測(cè)量是否準(zhǔn)確，首先關(guān)閉差壓變送器三閥組的正、負(fù)壓測(cè)量室，打開(kāi)平衡閥及儀表放空堵頭，儀表輸出應(yīng)為20mA。其次，關(guān)閉正、負(fù)壓室取壓點(diǎn)，打開(kāi)放空開(kāi)關(guān)，此時(shí)，儀表輸出應(yīng)為4mA，如果不為20mA或4mA，應(yīng)檢查正、負(fù)壓室引線是否堵，遷移量是否改變，零位是否準(zhǔn)確，隔離液是否流失等。

4 結(jié)語(yǔ)

液位的準(zhǔn)確控制是生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運(yùn)行的前提保證，只有掌握了差壓變送器測(cè)液面遷移的原理，才能在實(shí)際應(yīng)用中靈活運(yùn)用，及時(shí)準(zhǔn)確的處理現(xiàn)場(chǎng)儀表出現(xiàn)的故障，以及對(duì)控制方案進(jìn)行改進(jìn)。