Connaissances || Transmetteur de différence de pression pour la mesure du niveau de liquide

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Le transmetteur de différence de pression est un type d’instrument de mesure thermique très courant dans le domaine de la production industrielle, principalement utilisé pour mesurer la pression des médiums liquides, ainsi que des paramètres physiques tels que le niveau du liquide, les compteurs de niveau, les transmetteurs de niveau, les compteurs de niveau capacitifs, les transmetteurs de niveau capacitifs, les interrupteurs de niveau, les compteurs de niveau à capacité, les instruments de niveau, les transmetteurs de niveau capacitifs, les interrupteurs de niveau radiofréquence capacitifs, les interrupteurs de niveau capacitifs, les interrupteurs de niveau à diapason et le débit. Actuellement, dans les installations de production automatisée industrielle, l’utilisation des transmetteurs de différence de pression s’étend de plus en plus. Cependant, en tant qu’instruments de mesure universels, ils présentent fréquemment des pannes de fonctionnement. Lorsque des problèmes surviennent en production, il est nécessaire de pouvoir les résoudre rapidement. Si cela n’est pas fait à temps, cela affectera inévitablement le bon déroulement de la production, et certaines pannes graves peuvent même mettre en danger la sécurité des personnes. Cet article explore brièvement, grâce à l’expérience accumulée sur le long terme par Runzhong Instrument Technology Co., Ltd., l’utilisation des transmetteurs de différence de pression dans la mesure du niveau des fluides. I. Principe de fonctionnement du transmetteur de différence de pression
Le transmetteur de différence de pression est généralement utilisé pour mesurer le niveau d’un liquide dans un réservoir fermé, en exploitant la différence de pression générée par la gravité même du liquide afin de déterminer son niveau. Le tube de mesure du côté haute pression (localisé en haut de la figure) reste constamment rempli d’eau en raison de la condensation de la vapeur, ce qui maintient une pression constante, tandis que le tube de mesure du côté basse pression (localisé en bas de la figure) forme un communicant avec le réservoir, et sa pression varie linéairement en fonction du niveau du liquide dans le réservoir. Soit △P le signal de différence de pression reçu par le transmetteur, P0 la pression à l’intérieur du réservoir, P+ la pression du côté positif du transmetteur, et P- la pression du côté négatif du transmetteur ； ρ est la densité du liquide dans le récipient ； g est l’accélération de la gravité ； h1 est la hauteur du point zéro du procédé jusqu’à l’orifice de prélèvement en haut du réservoir ； h2 représente le niveau du fluide de processus dans le réservoir ； h est la hauteur du transmetteur par rapport au zéro de niveau du fluide de processus. On a alors :
P+ = P0 + ρgh1 + ρgh
P− = P0 + ρgh2 + ρgh
△P = P+ − P− = ρgh1 − ρgh2

Lorsque le niveau du liquide passe de h2 = 0 à h2 = h1, la différence de pression mesurée par le transmetteur de différence de pression passe de sa valeur maximale à ΔP = 0. En réglant le transmetteur, le courant de sortie passe de 4 mA à 20 mA. II. Réglage du zéro du transmetteur Lorsque le transmetteur de différence de pression mesure le niveau d’un liquide, le réglage du zéro est une étape très importante. Lorsque les côtés haute pression (H) et basse pression (L) du transmetteur sont connectés de manière identique aux côtés haute pression et basse pression du tube de mesure sur site, le tuyau de transfert de pression du côté haute pression reste toujours rempli d’eau. La pression mesurée au bout haute pression du transmetteur est de P + kPa, tandis que le côté basse pression du transmetteur étant connecté au tuyau de transfert de pression du côté basse pression, la pression mesurée y est de P – kPa. Par conséquent, la différence de pression réelle mesurée par le transmetteur est de (P + – P –) kPa. Lorsque le niveau du liquide dans le réservoir est le plus bas, la valeur de différence de pression est maximale ; cela correspond à la valeur LRV définie à l’intérieur du transmetteur, c’est-à-dire la position zéro du transmetteur. À ce moment-là, le courant de sortie du transmetteur est de 4 mA. Lorsque le niveau du liquide dans le réservoir est le plus élevé, la valeur de différence de pression est nulle ; cela correspond à la valeur URV définie à l’intérieur du transmetteur, c’est-à-dire la pleine échelle du transmetteur. À ce moment-là, le courant de sortie du transmetteur est de 20 mA. Lorsque les connexions du côté haute pression (H) et du côté basse pression (L) du transmetteur, ainsi que celles du côté haute pression et du côté basse pression du réservoir de mesure local, sont inversées, il est nécessaire de modifier la configuration interne du transmetteur : on configure alors le LRV du transmetteur à (P–P+) kPa (cette différence étant négative). En d’autres termes, quel que soit le mode de connexion du transmetteur aux tubes de mesure, la pleine échelle du transmetteur correspond au niveau maximal du réservoir de mesure, la différence de pression restant toujours nulle ; par conséquent, la pleine échelle URV du transmetteur est de 0 kPa et le courant de sortie est de 20 mA. Lorsque le côté haute pression du transmetteur est connecté au côté haute pression du tube de mesure, la valeur zéro LRV du transmetteur est réglée sur la valeur maximale de différence de pression ; lorsque le côté haute pression du transmetteur est connecté au côté basse pression du tube de mesure, la valeur zéro LRV du transmetteur est réglée sur la valeur négative de la valeur maximale de différence de pression. III. Exigences d’installation du transmetteur de différence de pression Pour effectuer une mesure précise du niveau du liquide, il est nécessaire non seulement de choisir et de calibrer correctement le transmetteur de différence de pression, mais aussi de s’assurer que l’installation de tout le système respecte les exigences. La valeur affichée par le transmetteur ne reflète pas toujours les paramètres réels du milieu mesuré, car le système de mesure lui-même génère des erreurs. Les exigences d’installation du système comprennent : la position de l’orifice de prélèvement, le tracé approprié des conduites de connexion et la position d’installation du transmetteur, etc. Tout d’abord, l’orifice de prélèvement doit se trouver dans une zone où le flux du fluide est régulier et sans tourbillons, et il doit être possible, sur le plan technique, de mesurer le paramètre de processus souhaité. Par exemple, lors de la mesure du niveau d’eau dans le réservoir de vapeur d’une chaudière à l’aide d’un transmetteur de différence de pression, la répartition réelle du niveau d’eau dans le réservoir est différente selon l’axe et le rayon ; en général, sur l’axe, le niveau d’eau est élevé au milieu et bas sur les côtés ； Radialement, le côté du tube descendant plus dense est plus élevé. Chez une centrale électrique, le transmetteur de niveau du condenseur de la turbine présentait des valeurs nettement trop basses, car le point de mesure se trouvait près de l’entrée de la pompe de condensation, ce qui provoquait un affaissement du niveau de l’eau en ce point lors du fonctionnement de la pompe. Par la suite, la position du tube de mesure a été déplacée à une distance plus grande de l’entrée de la pompe de condensation, ce qui a permis au transmetteur de niveau de correspondre au niveau réel du condenseur, assurant ainsi son fonctionnement sûr et stable. Deuxièmement, lors de la mesure du niveau de liquide, la différence de pression mesurée par le transmetteur de différence de pression est relativement faible, généralement comprise entre quelques kPa et 100 kPa ; par conséquent, l’ensemble du système de mesure a une grande influence sur la précision de la mesure. Comme le montre la figure 1, lors de l’installation du tuyau de mesure de pression, sa section horizontale doit présenter une certaine pente, et cette pente doit être aussi grande que possible afin d’éviter l’accumulation de liquide à l’intérieur du tuyau, ce qui entraînerait des mesures imprécises. Lorsque la plage de mesure du transmetteur est très petite, cela provoquera des fluctuations dans la sortie du transmetteur. De plus, lors du mise en service du transmetteur, il convient d’évacuer autant que possible les bulles présentes dans la colonne de liquide du tuyau de mesure ; ces gaz accumulés peuvent affecter la précision des mesures. On peut également envisager d’installer un dispositif de décharge au point le plus élevé du virage supérieur du tuyau de mesure. IV. Décalage du zéro du transmetteur Lorsqu’un transmetteur de différence de pression mesure le niveau d’un liquide, s’il y a égalité de niveau entre les chambres à pression positive et négative du transmetteur et le point de prélèvement de pression dans le réservoir, aucun décalage n’est nécessaire. Dans les applications pratiques, en raison des considérations liées à l’emplacement d’installation du dispositif et à la facilité de maintenance, les transmetteurs ne sont pas nécessairement tous au même niveau que le point de prélèvement de pression ； De même, si le milieu à mesurer est un liquide fortement corrosif ou à forte viscosité, il n’est pas possible d’introduire directement ce milieu dans le transmetteur. Il faut alors installer un réservoir de fluide isolant, afin que ce dernier transmette le signal de pression et protège ainsi le transmetteur de la corrosion. Il faut alors prendre en compte l’impact de la colonne de liquide du milieu et du fluide d’isolation sur la valeur mesurée par le transmetteur. Lorsque la position d’installation du transmetteur n’est pas toujours au même niveau que le niveau le plus bas du liquide, afin de pouvoir indiquer correctement la hauteur du niveau, le transmetteur de différence de pression doit subir un traitement technique, à savoir une décalage. La migration se divise en pas de migration, migration négative et migration positive. La « migration » d’un transmetteur consiste à déplacer la plage de mesure de ce dernier, sans changer sa plage de mesure. On appelle migration négative le déplacement du point de mesure en dessous du point de référence « 0 » ； Déplacer le point de départ de la mesure au-dessus du point de référence « 0 » est appelé décalage positif. Prenons par exemple un transmetteur de différence de pression avec une plage de 30 kPa : sans décalage, la plage de mesure est de 0 à 30 kPa ; avec un décalage positif de 100 %, elle est de 30 à 60 kPa ; avec un décalage négatif de 100 %, elle est de -30 à 0 kPa ; avec un décalage négatif de 50 %, elle est de -15 à +15 kPa. Lors de la mise en service, il faut d’abord déterminer la plage du transmetteur de différence de pression ; après calibration, on ajuste le point de départ de la mesure ou la sortie à pleine plage à l’aide de vis de décalage, ou bien on saisit directement la valeur de décalage à l’aide de l’opérateur manuel. Par exemple : si l’on doit mesurer une différence de pression de -30 à 0 kPa, la plage est de 30 kPa. Lors de la calibration du transmetteur, on applique une pression de 30 kPa dans la chambre de pression négative, puis on ajuste le bouton de zéro du transmetteur de différence de pression afin que sa sortie soit de 4 mA ； Ensuite, sans appliquer de pression dans la chambre à vide, ajustez le bouton de gamme du transmetteur de différence de pression jusqu’à ce que la sortie atteigne 20 mA. Si vous utilisez un opérateur manuel, définissez le LRV du transmetteur à -30 kPa et l’URV à 0 kPa. La plage de mesure d’un transmetteur de différence de pression est égale à la somme de la portée et du décalage, c’est-à-dire : plage de mesure = portée + décalage. Ainsi, l’essence du transfert positif et négatif consiste à modifier les valeurs limites supérieure et inférieure de la plage du transmetteur de différence de pression, tandis que la taille de la plage reste inchangée. Selon le principe de mesure des déplacements positifs et négatifs du niveau de liquide par un transmetteur de différence de pression, dans la pratique, il est possible d’améliorer la méthode de mesure du niveau en fonction des conditions d’utilisation de l’appareil, des caractéristiques du processus de l’installation de production ainsi que de l’environnement environnant. Les transmetteurs capacitifs produits par Runzhong Instrument Technology Co., Ltd. offrent une grande précision de mesure et sont faciles à régler. Le risque de panne du transmetteur lui-même est extrêmement faible. Après une période d’utilisation, si une déviation importante de l’indication apparaît, voire si l’appareil ne fonctionne plus correctement, les causes principales sont : bouchage ou fuite des tuyaux de mesure des côtés haute et basse tension, modification de la quantité de migration, dérive du zéro, perte du fluide d’isolement, etc. Ou encore, le transmetteur fonctionne dans un environnement sous pression négative, son circuit de mesure n’est pas bien scellé, ce qui permet aux gaz extérieurs d’entrer dans les conduites de mesure. Lorsque la valeur de sortie du transmetteur de différence de pression est trop élevée ou trop basse, on peut déconnecter le tuyau de transmission de pression depuis l’ensemble à trois vannes afin de laisser le côté sous pression négative en contact avec l’atmosphère. En utilisant une pompe manuelle, on envoie le signal de différence de pression vers le côté sous pression positive du transmetteur, puis on vérifie si la sortie du transmetteur est correcte, c’est-à-dire que le courant de sortie se situe entre 4 et 20 mA avec une erreur ne dépassant pas 0,8 mA. Si la sortie du transmetteur est correcte, on peut alors conclure qu’il y a un bouchon ou une fuite dans le circuit de transmission de pression. (Baidu Wenku)