如何提高利用壓力變送器測量密度變化介質(zhì)容器
液位測量是工業(yè)自動化測量中ZUI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的靜壓液位測量、浮球液位計、磁翻板液位計、電容式液位傳感器、雷達液位計、超聲波液位計、氣泡法等,各種測量方法都有各自的優(yōu)缺點,應用領(lǐng)域也根據(jù)實際情況區(qū)別進行選擇,但目的都是為了能夠準確的測量被測介質(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、維護量小等優(yōu)點,因此在液位測量中被廣泛使用。但這種測量方式也有它的缺點,當測量介質(zhì)的密度發(fā)生變化時,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)密度的變化隨時進行調(diào)整和修改,所以測量到的液位值與實際液位值存在較大的誤差,特別是測量介質(zhì)隨時變化,但工業(yè)決策又對液位測量值***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)中的漿液箱液位汎量的買際情況,對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,并應用于實際運行中,效果良好。
一、壓力變送器測量液位的工作原理
公司磨機漿液箱測量液位采用的是磨合式壓力変送器,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法蘭用螺栓連接,通過測量被測點的壓力值,根據(jù)流體力學的可知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轉(zhuǎn)換成4-20mA的直流輸出電信號,控制系統(tǒng)通過輸出電流值的大小,計算出被測介質(zhì)的液位值h。
二.存在的問題
在對壓力變送器的量程進行設(shè)定時通常是根據(jù)液位變化范圍hmin-hmax和被測介質(zhì)的密度ρ,計算出壓力值的范圍Pmin-Pmax。通常認為被測介質(zhì)的密度ρ在整個測量過程中是固定不變的。因此這種測量方式對于被測介質(zhì)密度不發(fā)生變化的工況,測量的液位值***。但對于濕磨機漿液箱而言,由于要使磨機制備的漿液達到供漿系統(tǒng)的要求,漿液的密度變化是需要有一個過程的,即使是在正常運行時漿液的密度也不是固定不變的。而且磨機漿液箱的液位值需要引用到整個磨機的控制系統(tǒng)中,當磨機漿液箱液位低于液位下磨機就要停運,當液位高于液位上磨機漿液箱漿液就會出現(xiàn)溢流。在整個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是將密度值設(shè)定為ρ定=1.0kg/m3時,如果被測介質(zhì)的液位變化范圍hmin-hmax=1-3m時,壓力量程則設(shè)定為9.8-29.4KPa,輸出設(shè)定為4-20mA。如果實際的被測介質(zhì)實際密度升高到ρ實=1.2kg/m3,液位值為2米時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,該電流信號經(jīng)過控制系統(tǒng)運算后的液位值為2.4m,較實際液位偏高了0.4m,測量誤差為20%,超過了控制系統(tǒng)對被測參數(shù)的***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際磨機漿液箱的液位值有很大的誤差,容易引起磨機控制系統(tǒng)的誤動作,所以如何有效的提高液位的測量***度在磨機控制系統(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的主要原因是漿液的密度在運行過程中不是固定不變的,是一個隨系統(tǒng)運行工況而隨時變化的變量,如何將密度這個變量的變化對液位測量所形成的誤差加以修正,達到測量液位與實際液位一致的目的。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)定的密度值對比,計算出由于密度變化而產(chǎn)生的液位差異,并差異通過運算加以消除,確保輸出液位值的真實。
通過工作原理圖可以看出,在被測介質(zhì)的罐體増加了密度測量的環(huán)節(jié),密度測量也是通過差壓變送器測量罐體固定兩點之間壓差的變化,得出被測介質(zhì)的實時密度值。壓差值△P=ρg(h1-h2),其中p為被測介質(zhì)的密度,g為重力加速度,h1-h2為1、2兩個測量的高度差。壓差變送器也是壓力的變化值轉(zhuǎn)化成相應的4-20mA的直流輸出,供控制系統(tǒng)使用,計算出被測介質(zhì)的密度值,在液位計算單元內(nèi)用實際
密度來修正設(shè)定密度差異,從而得到與實際液位較為接近的液位值,為控制系統(tǒng)的***測量提供可靠地數(shù)據(jù)保障。
比較簡單的修正原理為:根據(jù)實際測量的被測介質(zhì)密度ρ實與設(shè)定密度p定之間的差值△p,近似計算出由于△p變化所導致的壓力變化值△P,然后計算出液位變化值△h。
△P=△ρgh測,△h=△P/(ρ實g),控制系統(tǒng)輸出液位值h=h測-△h。
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)運算后的液位輸出值為h輸出=h測-△h=2.4-0.4=2m,輸出液位與測量液位一致,克服了因為被測介質(zhì)密度變化而導致的輸出液位與實際液位存在誤差的現(xiàn)象,確保了整個控制系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的真實性。
五、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),在得到實際被測介質(zhì)密度的條件下,對壓力變送器測量的液位值進行修正運算,能夠比較準確的得到被測介質(zhì)的實際液位值。
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