Полезная информация | Восемь картинок, которые помогут понять расчет смещения нуля датчика уровня с двумя фланцами

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано yunrun 24.09.2025 в 23:10. В промышленном производстве часто необходимо измерять и регулировать уровень жидкости в определенных устройствах (таких как контейнеры, емкости и т. д.). Существует множество приборов для измерения уровня жидкости. Однако для работы с некоторыми специальными видами жидкостей (например, коррозионными или содержащими кристаллические частицы, имеющими высокую вязкость или склонными к затвердеванию), чтобы избежать проблем с коррозией или засорением трубопроводов для передачи давления, можно использовать датчики разности давления с двумя фланцами для измерения уровня жидкости. В данной статье компания Changhui Instruments рассказывает о способах установки двухфланцевых трансмиттеров давления, о методах расчета смещения нуля таких трансмиттеров, а также о способах определения диапазона их работы. Также приводятся методы проверки калибровки двухфланцевых трансмиттеров давления. Как показано на рисунке 1, металлический мембранный элемент в качестве чувствительного элемента находится в замкнутой системе, состоящей из экранирующего капилляра и камеры измерений; в этой системе используется герметичная жидкость (обычно силиконовое масло) в качестве средства передачи давления. Чтобы капилляры были долговечными, их снаружи защищают металлические гибкие трубки. Расчет смещения нуля и способы монтажа датчика разницы давлений с двумя фланцами при измерении уровня жидкости yunrun.com.cn/tech/1465.html 1. Монтаж и расчеты для датчика разницы давлений с двумя фланцами при измерении уровня жидкости. Датчик разницы давлений с двумя фланцами может быть установлен на любой высоте и в любом положении. Однако в вакуумных условиях (производители дифференциальных трансмиттеров с двумя фланцами, предназначенных для работы в вакууме, обычно применяют специальные решения, но они всё равно легко повреждаются; причины этого описаны в статье «Почему дифференциальные трансмиттеры с двумя фланцами плохо подходят для измерения уровня жидкости при отрицательном давлении») их уровень не может быть выше уровня фланца низкодавочной камеры. При измерении уровня жидкости трансмиттеры с двумя фланцами обычно используются в закрытых резервуарах. Фланец низкого давления служит для компенсации изменений давления (или вакуума) внутри резервуара, а фланец высокого давления — для измерения уровня жидкости внутри резервуара. Если датчик дифференциального давления с двумя фланцами используется в контейнерах с открытым верхом, то фланец высоконапорной камеры должен быть соединен с фланцем нижней части контейнера, а фланец низконапорной камеры должен находиться на уровне атмосферного давления и иметь такую же высоту, как и фланец высоконапорной камеры. ①Датчик дифференциального давления с двумя фланцами устанавливается ниже горизонтальной линии, проходящей через центр нижнего фланца открытого резервуара. Фланец низкодавленной камеры датчика находится на той же горизонтальной линии, что и центр нижнего фланца открытого резервуара, как показано на рисунке 2. На рисунке 2 показано, что датчик дифференциального давления с двумя фланцами устанавливается ниже горизонтальной линии нижнего фланца открытого резервуара (фланец низкодавленной камеры датчика находится на той же горизонтальной линии, что и центр нижнего фланца резервуара). Предполагается, что плотность измеряемой среды составляет ρ1 (единица измерения: кг/м³), а H — это высота между самым низким и самым высоким уровнями жидкости (единица измерения: м) ； h1 — это высота от минимального уровня жидкости до центральной линии нижнего фланца резервуара (единица измерения: м) ； Значит, диапазон измерений датчика дифференциального давления с двумя фланцами составляет L=H×ρ1 ； Значение смещения в нулевой точке равно A = h1 × ρ1 ； При минимальном уровне жидкости эквивалентная разница статических давлений, действующая на датчик дифференциального давления с двумя фланцами, составляет △P1 = h1×ρ1 = A ； При максимальном уровне жидкости эквивалентное статическое давление, действующее на трансмиттер дифференциального давления с двумя фланцами, составляет △P2 = (H + h1) × ρ1 = H × ρ1 + h1 × ρ1 = H × ρ1 + A ； Диапазон измерений датчика дифференциального давления с двумя фланцами составляет △P=△P1~△P2=h1×ρ1~H×ρ1+h1×ρ1=A~H×ρ1; соответствующий выходной сигнал такого датчика — 4–20 мА. Б. Датчик давления с двумя фланцами устанавливается ниже горизонтальной линии, проходящей через центр нижнего фланца контейнера с отверстием. Фланец низкого давления датчика также находится ниже этой горизонтальной линии, как показано на рисунке 3. На рисунке 3 показано, что датчик давления с двумя фланцами установлен ниже горизонтальной линии, проходящей через центр нижнего фланца контейнера (фланец низкого давления датчика находится ниже этой линии). Предположим, что плотность измеряемой среды составляет ρ1 (единицы измерения: кг/м³), а плотность жидкости, находящейся в капиллярах датчика, — ρ2 (единицы измерения: кг/м³). H — это высота между самым низким и самым высоким уровнями жидкости (единицы измерения: м) ； h1 — это высота от минимального уровня жидкости до центральной линии нижнего фланца резервуара (единица измерения: м) ； h2 — это высота между фланцем низконапорной камеры и фланцем нижней части резервуара с отверстием (единица измерения: м); тогда диапазон измерений датчика разницы давлений с двумя фланцами составляет L = H × ρ1 ； Значение смещения в нулевой точке (положительное смещение) равно A = h1×ρ1 + h2×ρ2 ； При минимальном уровне жидкости эквивалентная разница статических давлений, действующая на датчик дифференциального давления с двумя фланцами, составляет △P1 = h1×ρ1 + h2×ρ2 = A ； При максимальном уровне жидкости эквивалентное статическое давление, действующее на трансмиттер давления с двумя фланцами, составляет △P2 = (H + h1)×ρ1 + h2×ρ2 = H×ρ1 + A ； Диапазон измерений датчика дифференциального давления с двумя фланцами составляет △P=△P1~△P2=h1×ρ1+h2×ρ2~(H+h1)×ρ1+h2×ρ2=A~H×ρ1+A; соответствующий выходной сигнал такого датчика — 4–20 мА. ②Датчик давления с двумя фланцами устанавливается выше горизонтальной линии, проходящей через центр нижнего фланца контейнера с отверстием. Фланец низкого давления датчика также должен находиться выше этой горизонтальной линии, как показано на рисунке 4. Чтобы избежать появления зоны без измерений в процессе работы датчика, необходимо, чтобы h1×ρ1 ≥ h2×ρ2; в противном случае фактический диапазон измерений будет меньше, чем диапазон, указанный в характеристиках датчика. Рисунок 4. Двухфланцевый датчик дифференциального давления установлен выше горизонтальной линии нижнего фланца открытого резервуара (фланец низкодавочной камеры датчика находится выше этой горизонтальной линии). Предполагается, что плотность измеряемой среды составляет ρ1 (единица измерения: кг/м³), а плотность жидкости, находящейся в капиллярах датчика, — ρ2 (единица измерения: кг/м³). H — это высота между самым низким и самым высоким уровнями жидкости при измерениях (единица измерения: м) ； h1 — это высота от минимального уровня жидкости до центральной линии нижнего фланца резервуара (единица измерения: м) ； h2 — это высота между фланцем низконапорной камеры и фланцем нижней части резервуара с отверстием (единица измерения: м); тогда диапазон измерений датчика дифференциального давления с двумя фланцами составляет L = H × ρ1 ； Значение смещения в нулевой точке равно A = h1×ρ1 – h2×ρ2 ； При минимальном уровне жидкости эквивалентная разница статических давлений, действующая на датчик дифференциального давления с двумя фланцами, составляет △P1 = A = h1×ρ1 – h2×ρ2 = A ； При максимальном уровне жидкости эквивалентное статическое давление, действующее на датчик разницы давлений с двумя фланцами, составляет △P2 = (H + h1) × ρ1 – h2 × ρ2 = H × ρ1 + A ； Диапазон измерений датчика дифференциального давления с двумя фланцами составляет △P=△P1~△P2=h1×ρ1-h2×ρ2~(H+h1)×ρ1-h2×ρ2=A~H×ρ1+A; соответствующий выходной сигнал такого датчика — 4–20 мА. Б. Датчик давления с двумя фланцами устанавливается выше горизонтальной линии, проходящей через центр нижнего фланца контейнера с отверстием. Фланец низкого давления датчика находится на той же горизонтальной линии, что и центр нижнего фланца контейнера, как показано на рисунке 5. На рисунке 5 показано, что датчик давления с двумя фланцами установлен выше горизонтальной линии нижнего фланца контейнера (фланец низкого давления датчика и центр нижнего фланца контейнера находятся на одной горизонтальной линии). Предположим, что плотность измеряемой среды составляет ρ1 (единицы измерения: кг/м³), а плотность жидкости, находящейся в капиллярах датчика, — ρ2 (единицы измерения: кг/м³). H — это высота между самым низким и самым высоким уровнями жидкости (единицы измерения: м) ； h1 — это высота от минимального уровня жидкости до центральной линии нижнего фланца резервуара (единица измерения: м) ； h2 — это высота между фланцем низконапорной камеры и фланцем нижней части резервуара с отверстием (единица измерения: м), тогда диапазон измерений датчика дифференциального давления с двумя фланцами составляет L=H×ρ1 ； Размер смещения в нулевой точке (положительное смещение): A = h1 × ρ1 ； Диапазон измерений датчика дифференциального давления с двумя фланцами составляет △P=△P1~△P2=h1×ρ1~(H+h1)×ρ1=A~H×ρ1+A; соответствующий выходной сигнал такого датчика — 4–20 мА. ③Двухфланцевый датчик дифференциального давления устанавливается ниже уровня горизонтальной плоскости нижнего фланца закрытого контейнера, как показано на рисунке 6. Фланец высоконапорной камеры соединяется с нижним фланцем закрытого контейнера, а фланец низконапорной камеры — с верхним фланцем закрытого контейнера. Рисунок 6. Установка трансмиттера дифференциального давления с двумя фланцами ниже уровня горизонтальной линии на нижнем фланце закрытого резервуара. Предполагается, что плотность измеряемой среды составляет ρ1 (единица измерения: кг/м³), а плотность жидкости, находящейся в капиллярах трансмиттера, — ρ2 (единица измерения: кг/м³). H — это высота между самым низким и самым высоким уровнями жидкости при измерениях (единица измерения: м) ； h1 — это высота от минимального уровня жидкости до центральной линии нижнего фланца резервуара (единица измерения: м) ； h2 — это высота между фланцем низкодавленной камеры и фланцем нижней части контейнера с отверстием (единица измерения: м); h3 — это высота между центрами верхнего и нижнего фланцев закрытого контейнера. Таким образом, диапазон измерений датчика разницы давлений с двумя фланцами составляет L = H × ρ1 ； Значение смещения в нулевой точке равно A = h1×ρ1 – h3×ρ2 ； При минимальном уровне жидкости эквивалентная разница статических давлений, действующая на датчик дифференциального давления с двумя фланцами, составляет △P1 = h1×ρ1 – h3×ρ2 = A ； При максимальном уровне жидкости эквивалентное статическое давление, действующее на датчик разницы давлений с двумя фланцами, составляет △P2=H×ρ1+h1×ρ1-h3×ρ2=H×ρ1+A ； Диапазон измерений датчика дифференциального давления с двумя фланцами составляет △P=△P1~△P2=h1×ρ1-h3×ρ2~H×ρ1+h1×ρ1-h3×ρ2=A~H×ρ1+A; соответствующий выходной сигнал такого датчика — 4–20 мА. ④Двухфланцевый датчик давления разницы устанавливается выше горизонтальной линии нижнего фланца закрытого резервуара, как показано на рисунке 7. Фланец камеры высокого давления соединяется с верхним фланцем закрытого резервуара, а фланец камеры низкого давления — с нижним фланцем резервуара. Чтобы избежать появления зоны без действия устройства измерения давления с двумя фланцами в процессе измерений, необходимо, чтобы h1×ρ1 ≥ h2×ρ2. Рисунок 7. Датчик дифференциального давления с двумя фланцами установлен выше горизонтальной линии нижнего фланца в закрытом резервуаре. Предполагается, что плотность измеряемой среды составляет ρ1 (единица измерения: кг/м³), а плотность жидкости, находящейся в капиллярах датчика, — ρ2 (единица измерения: кг/м³). H — это высота между самым низким и самым высоким уровнями жидкости при измерениях (единица измерения: м) ； h1 — это высота от минимального уровня жидкости до центральной линии нижнего фланца резервуара (единица измерения: м) ； h2 — это высота между фланцем низкодавленной камеры и фланцем нижней части контейнера с отверстием (единица измерения: м); h3 — это высота между центрами верхнего и нижнего фланцев закрытого контейнера. Таким образом, диапазон измерений датчика разницы давлений с двумя фланцами составляет L = H × ρ1 ； Значение смещения в нулевой точке равно A = (h1×ρ1 – h2×ρ2) – (h3 – h2)×ρ2 = h1×ρ1 – h3×ρ2 ； При минимальном уровне жидкости эквивалентная разница статических давлений, действующая на датчик дифференциального давления с двумя фланцами, равна △P1=(h1×ρ1-h2×ρ2)-(h3-h2)×ρ2=A ； При максимальном уровне жидкости эквивалентное статическое давление, действующее на трансмиттер дифференциального давления с двумя фланцами, составляет △P2=-(h3-h2)×ρ2=H×ρ1+A ； Диапазон измерения датчика дифференциального давления с двумя фланцами составляет △P=△P1~△P2=A~H×ρ1+A; соответствующий выходной сигнал такого датчика — 4-20 мА. ⑤Двухфланцевый датчик дифференциального давления устанавливается выше уровня горизонтальной плоскости верхнего фланца закрытого резервуара, как показано на рисунке 8. Фланец камеры высокого давления соединяется с нижним фланцем закрытого резервуара, а фланец камеры низкого давления — с верхним фланцем резервуара, однако сам датчик размещается выше уровня горизонтальной плоскости верхнего фланца резервуара. Рисунок 8. Датчик дифференциального давления с двумя фланцами установлен выше горизонтальной линии верхнего фланца в закрытом контейнере. Предполагается, что плотность измеряемой среды составляет ρ1 (единица измерения: кг/м³), а плотность жидкости, находящейся в капиллярах датчика, — ρ2 (единица измерения: кг/м³). H — это высота между самым низким и самым высоким уровнями жидкости при измерениях (единица измерения: м) ； h1 — это высота от минимального уровня жидкости до центральной линии нижнего фланца резервуара (единица измерения: м) ； h2 — это высота между фланцем низкодавочной камеры и фланцем нижней части резервуара (единица измерения: м); h3 — это высота между центрами верхнего и нижнего фланцев закрытого резервуара; h4 — это расстояние от линий центров положительной и отрицательной давочных камер передатчика до линии центра верхнего фланца резервуара; h5 — это расстояние от линий центров положительной и отрицательной давочных камер передатчика до линии центра нижнего фланца резервуара. Таким образом, диапазон измерений двухфланцевого датчика разности давлений составляет L = H × ρ1 ； Значение смещения в нулевой точке равно A = h1×ρ1 – (h5–h4)×ρ2 ； При минимальном уровне жидкости эквивалентная разница статических давлений, действующая на датчик дифференциального давления с двумя фланцами, составляет △P1 = h1×ρ1 – (h5–h4)×ρ2 = A ； При максимальном уровне жидкости эквивалентное статическое давление, действующее на трансмиттер дифференциального давления с двумя фланцами, составляет △P2=(h1+H)×ρ1-(h5-h4)×ρ2=H×ρ1+A ； Диапазон измерения датчика дифференциального давления с двумя фланцами составляет △P=△P1~△P2=A~H×ρ1+A; соответствующий выходной сигнал такого датчика — 4-20 мА. Для вышеупомянутых случаев, если места установки фланцев верхней и нижней камер трансмиттера поменять местами, можно провести аналогичные расчеты; при этом смещение нуля изменится с положительного на отрицательное. 2. «Метод расчетного калибрования» для датчиков давления с двумя фланцами При использовании датчиков давления с двумя фланцами для измерения уровня жидкости, поскольку плотность жидкости в внутренних капиллярах датчика и плотность измеряемой жидкости известны, достаточно определить место установки датчика и его конфигурацию, а также диапазон измерений уровня жидкости (H). После этого, при точном измерении параметров установки датчика (h1, h2, h3, h4, h5), можно легко рассчитать диапазон измерений датчика (L), значение смещения нуля (A), а также эквивалентные разности статического давления, действующие на датчик при измерении самого низкого и самого высокого уровней жидкости (△P1 и △P2). Затем фланцы положительной и отрицательной камер датчика устанавливаются на одной высоте для проведения калибровки; диапазон калибровки составляет △P = △P1–△P2, что соответствует выходному сигналу датчика в диапазоне 4–20 мА. Таким образом, установив проверенный дифференциальный датчик давления с двумя фланцами на резервуар в соответствии с требованиями, можно с точностью измерять уровень жидкости внутри резервуара.