Conhecimento||Transmissor de diferença de pressão para medição do nível de líquido

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O transmissor de diferença de pressão é um tipo de instrumento de medição termométrica muito comum no setor industrial. Ele é utilizado principalmente para medir a pressão de meios líquidos, além de outros parâmetros físicos como nível de líquido, interruptores de nível, transmissores de nível, medidores capacitivos de nível, interruptores de nível por rádio frequência, entre outros. Atualmente, nos dispositivos de produção automatizada industrial, a utilização de transmissores de diferença de pressão está se tornando cada vez mais comum. No entanto, como instrumentos de medição gerais, eles também costumam apresentar falhas durante seu funcionamento. Quando surgem problemas na produção, é necessário que possamos resolvê-los rapidamente. Caso isso não seja feito, isso certamente afetará negativamente o andamento normal da produção. Algumas falhas graves podem até mesmo colocar em risco a segurança das pessoas. Este texto é uma análise, feita pela Runzhong Instrument Technology Co., Ltd., com base na experiência adquirida ao longo do tempo, sobre a utilização de transmissores de diferença de pressão na medição de níveis de líquidos. I. Princípio de funcionamento do transmissor de diferença de pressão O transmissor de diferença de pressão é geralmente utilizado para medir o nível de líquido em recipientes fechados. Ele utiliza a diferença de pressão gerada pela gravidade do próprio líquido para determinar o nível do líquido no recipiente. O tubo de medição do lado de alta pressão (localizado na parte superior da figura) permanece sempre cheio de água devido à condensação do vapor, mantendo assim a pressão constante. Já o tubo de medição do lado de baixa pressão (localizado na parte inferior da figura) forma um conjunto com o recipiente; sua pressão varia linearmente conforme a alteração do nível do líquido no recipiente. Seja △P o sinal de diferença de pressão recebido pelo transmissor. P0 representa a pressão dentro do recipiente, enquanto P+ representa a pressão no lado positivo do transmissor e P- representa a pressão no lado negativo do transmissor ； ρ é a densidade do líquido no recipiente ； g é a aceleração da gravidade ； h1 é a altura do ponto zero do processo até a saída de medição localizada na parte superior do recipiente ； h2 é o nível do líquido no processo do recipiente ； h é a altura do transmissor em relação ao ponto zero do nível do líquido no processo. Então, temos:
P+ = P0 + ρgh1 + ρgh
P– = P0 + ρgh2 + ρgh
△P = P+ – P– = ρgh1 – ρgh2

Quando o nível do líquido muda de h2 = 0 para h2 = h1, a diferença de pressão medida pelo transmissor passa a ser zero, ou seja, ΔP = 0. Ao configurar o transmissor, a corrente de saída muda de 4 mA para 20 mA. II. Configuração do ponto zero do transmissor Ao medir o nível de líquido com um transmissor de diferença de pressão, a configuração do ponto zero é um aspecto muito importante. Quando os lados de alta pressão (H) e baixa pressão (L) do transmissor estão conectados da mesma maneira que os lados de alta pressão e baixa pressão do tubo de medição local, o tubo de transmissão do lado de alta pressão permanece sempre cheio de água. Nesse caso, a pressão medida no lado de alta pressão do transmissor é P + kPa. Já o lado de baixa pressão do transmissor está conectado ao tubo de transmissão do lado de baixa pressão; nesse caso, a pressão medida é P – kPa. Portanto, a diferença de pressão real medida pelo transmissor é (P + kPa) – (P – kPa) = 2kPa. Quando o nível do líquido no recipiente está no menor valor, o valor da diferença de pressão é o maior. Isso corresponde ao valor LRV definido internamente no transmissor, ou seja, o ponto zero do transmissor. Nesse caso, a corrente de saída do transmissor é de 4 mA. Quando o nível do líquido no recipiente está no maior valor, o valor da diferença de pressão é 0. Isso corresponde ao valor URV definido internamente no transmissor, ou seja, o ponto máximo do transmissor. Nesse caso, a corrente de saída do transmissor é de 20 mA. Quando os lados de alta pressão (H) e baixa pressão (L) do transmissor estão conectados de maneira oposta aos lados de alta pressão e baixa pressão do tubo de medição local, é necessário fazer alterações na configuração interna do transmissor: ou seja, o valor LRV do transmissor deve ser definido como (P–P+) kPa (onde esse valor é negativo). Dessa forma, independentemente da maneira como o transmissor está conectado aos tubos de medição, a carga máxima do transmissor corresponderá ao nível máximo do fluido no recipiente de medição. A diferença de pressão permanecerá sempre igual a 0, ou seja, o valor URV do transmissor será 0 kPa, e a corrente de saída será de 20 mA. Quando o lado de alta pressão do transmissor está conectado ao lado de alta pressão do tubo de medição, o valor de referência do transmissor LRV é definido como o valor máximo de diferença de pressão. Quando o lado de alta pressão do transmissor está conectado ao lado de baixa pressão do tubo de medição, o valor de referência do transmissor LRV é definido como o valor negativo do valor máximo de diferença de pressão. III. Requisitos de instalação do transmissor de diferença de pressão Para se obter uma medição precisa do nível do líquido, além da escolha e calibração corretas do transmissor de diferença de pressão, é necessário também garantir que toda a instalação do sistema esteja em conformidade com os requisitos. O valor indicado pelo transmissor às vezes não reflete os parâmetros reais do meio a ser medido, pois o próprio sistema de medição gera erros. Os requisitos de instalação do sistema incluem: a localização da abertura para medição da pressão, o posicionamento adequado dos tubos de conexão e a localização de instalação do transmissor, entre outros. Primeiramente, a saída de medição deve estar localizada em uma área onde o fluxo do fluido é estável e sem vórtices; além disso, tecnicamente, deve ser possível obter os parâmetros de processo desejados. Por exemplo, ao usar um transmissor de diferença de pressão para medir o nível da água no tanque de vapor de uma caldeira, a distribuição do nível real da água ao longo do eixo axial e radial do tanque é diferente. Geralmente, ao longo do eixo axial, o nível da água é mais alto no meio, enquanto nos lados é mais baixo ； Em direção radial, o lado do tubo descendente mais denso fica mais alto. Devido à localização do ponto de medição do transmissor de nível do condensador da turbina de uma usina termelétrica, que ficava perto da entrada da bomba de condensação, o funcionamento da bomba causava um rebaixamento do nível da água nesse ponto. Isso fazia com que o valor indicado pelo transmissor ficasse significativamente baixo. Posteriormente, a posição do tubo de medição foi alterada para um local mais distante da entrada da bomba de condensação. Assim, o transmissor de nível passou a indicar o mesmo nível real da água, garantindo assim o funcionamento seguro e estável do condensador. Em segundo lugar, ao medir o nível do líquido, o valor da diferença de pressão medida pelo transmissor de diferença de pressão é relativamente pequeno, geralmente variando entre alguns kPa e 100 kPa. Portanto, todo o sistema de medição tem grande influência na precisão das medições. Como mostrado na Figura 1, ao instalar o tubo de transmissão de pressão, seu trecho horizontal deve ter uma certa inclinação, sendo que essa inclinação deve ser o maior possível, a fim de evitar que líquidos se acumulem dentro do tubo. Isso evita erros nas medições. Quando a faixa de operação do transmissor é muito pequena, isso pode causar flutuações na saída do transmissor. Além disso, ao colocar o transmissor em funcionamento, deve-se esvaziar, na medida do possível, as bolhas presentes no coluna de líquido do tubo de medição. Essas bolhas podem afetar a precisão das medições. Também se pode considerar a instalação de um dispositivo de escape no ponto mais alto da curva, na parte superior do tubo de medição de pressão. IV. Deslocamento do ponto zero do transmissor Quando um transmissor de diferença de pressão é utilizado para medir o nível do líquido, não é necessário realizar nenhum deslocamento, desde que as câmaras de pressão positiva e negativa do transmissor estejam no mesmo nível que os pontos de medição localizados no recipiente. Na prática, por razões relacionadas à localização de instalação do equipamento e à facilidade de manutenção, os transmissores nem sempre precisam estar no mesmo nível que os pontos de medição da pressão ； Da mesma forma, quando o meio a ser medido é um líquido altamente corrosivo ou de alta viscosidade, não é possível introduzi-lo diretamente no transmissor. É necessário instalar um tanque com líquido isolante, para que este transmita os sinais de pressão, evitando assim que o transmissor seja corroído. Nesse momento, é preciso levar em consideração a influência da coluna de líquido do meio e do fluido isolante nos valores medidos pelo transmissor. Quando a posição de instalação do transmissor geralmente não está no mesmo nível que o nível mais baixo do líquido, para que seja possível indicar corretamente a altura do nível, o transmissor de diferença de pressão precisa passar por algum tratamento técnico, ou seja, ser “deslocado”. A migração é dividida em sem migração, migração negativa e migração positiva. A chamada “migração” do transmissor consiste em mover a faixa de medição do transmissor, mantendo inalterado seu intervalo de medição. Geralmente, quando o ponto de partida da medição é colocado abaixo do ponto de referência “0”, isso é chamado de deslocamento negativo ； Mover o ponto de partida da medição acima do ponto de referência “0” é chamado de deslocamento positivo. Tomando como exemplo um transmissor de diferença de pressão com faixa de 30 kPa, quando não há deslocamento, a faixa de medição é de 0 a 30 kPa. Quando há deslocamento positivo de 100%, a faixa de medição passa a ser de 30 a 60 kPa. Quando há deslocamento negativo de 100%, a faixa de medição fica entre -30 e 0 kPa. Já quando há deslocamento negativo de 50%, a faixa de medição é de -15 a +15 kPa. Na prática, primeiro determine a faixa de operação do transmissor de diferença de pressão. Após a calibração, use o parafuso de ajuste para posicionar o ponto de partida da medição ou a saída no valor máximo na posição correspondente, ou insira diretamente o valor de ajuste pelo operador manual. Por exemplo: se for necessário medir uma diferença de pressão de -30 a 0 kPa, então a faixa de medição é de 30 kPa. Ao calibrar o transmissor, a câmara de pressão negativa é pressurizada com 30 kPa. Em seguida, ajusta-se o botão de zero do transmissor de diferença de pressão, de modo que sua saída seja de 4 mA ； Em seguida, a câmara de pressão negativa não é pressurizada. Ajuste o botão de escala do transmissor de diferença de pressão até que a saída seja de 20mA. Se for utilizado um controlador manual, defina o LRV do transmissor em -30kPa e o URV em 0kPa. A faixa de medição do transmissor de diferença de pressão é igual à soma da escala de medição e do deslocamento, ou seja, faixa de medição = escala de medição + deslocamento. Portanto, a essência da migração positiva e negativa é alterar os limites superior e inferior da faixa de medição do transmissor de diferença de pressão, sem que o tamanho da faixa de medição mude. Com base no princípio de medição da migração positiva e negativa do nível do líquido pelo transmissor de diferença de pressão, na prática é possível aprimorar o método de medição do nível, levando em consideração as condições de uso do instrumento, as características do processo da unidade de produção e o ambiente circundante. Os transmissores capacitivos produzidos pela Runzhong Instrument Technology Co., Ltd. possuem alta precisão de medição e são fáceis de configurar. A probabilidade de o próprio transmissor apresentar falhas é extremamente baixa. Após um certo período de uso, se houver grandes desvios na leitura ou até mesmo a impossibilidade de indicar corretamente os valores, as causas podem ser obstruções ou vazamentos nos tubos de pressão dos lados de alta e baixa pressão, alterações no valor de transferência, desvio do ponto zero, perda do líquido isolante, entre outros. Também pode haver problemas quando o transmissor opera em ambientes de pressão negativa, devido à má vedação do circuito de medição, permitindo que gases externos entrem nos canais de medição. Quando o valor de saída do transmissor de diferença de pressão for excessivamente alto ou baixo, é possível desconectar o tubo de transmissão de pressão a partir do conjunto de três válvulas, permitindo que o lado de baixa pressão fique em contato com o ar atmosférico. Em seguida, utiliza-se uma bomba manual para enviar o sinal de diferença de pressão para o lado de alta pressão do transmissor. Verifica-se então se a saída do transmissor está correta, ou seja, se a corrente de saída está entre 4 e 20 mA, com um erro não superior a 0,8 mA. Se a saída do transmissor estiver correta, pode-se concluir que há obstrução ou vazamento no tubo de transmissão de pressão. (Baidu Wenku)