液位变送器零点校验问题

韦珍 贵州盘江电投发电公司分公司

引言：差压变送器在实际的使用过程中会受到诸多方面的影响，从而导致仪表测量不准确的问题。为了最大程度保障差压变送器的测量能够精确，会对差压变送器进行零点迁移技术处理。

一、差压式液位计测量原理

当容器内的液位进行一定程度的变化之后，液柱生成的静压也会随之进行一定的改变，根据此原理，差压式液位计进行相应的工作。差压式液位计的两端分别连接液相和气相，以流体力学的相关知识为基础，可以知道，Pb=Pa+рgH。在这个公式当中，Pa表示的是气相压力，Pb表示的是液相压力，р是介质密度，g是重力加速度，H表示的是高度。从以上的公式当中，就可以非常容易的看出来，气相压力和液相压力两者的差值就等于рgH的数值。在一般的情况下，介质密度都是已经知道的，重力加速度也是不变的，也就是说，差压与液位高度成正相关。在对液位高度进行计算的过程当中，就可以通过测量差压进行计算。在使用差压式液位计的过程当中，如果被测量的仪器是开口的，那么气相压力就是大气压，相关的工作人员就可以对液位进行直接的测量。但是如果容器受压，那么对于差压计来说，需要把负压室和气相这两者连接在一起，通过差压，来计算出液位的具体高度。

二、零点迁移

（一）零点迁移概念

零点迁移的基本量包涵诸多方面的内容，比如量程、测量精度等等。在实际测量的过程当中，是以测量起点为基本和依据。其本质是为了从一定程度上保障变送器的基本量可以充分的发挥作用，从而进行的数值变化保护措施。零点调整，从某些角度来说，和零点迁移有非常多相似的地方。二者工作的结果，都是可以从一定程度上促进测量和输入信号的下限制有一定的一致性。但是二者也有一些不同之处，比如Pmin有一定的差异性。当Pmin等于0的时候，是零点调整。不等于0时，就是零点迁移。迁移分为三种情况。分别是未迁移、正迁移、负迁移。

图1 差压变送器零点迁移输入-输出特性

（二）变送器零点迁移特性

图1所描述的就是，在整个零点迁移的过程当中，差压变压器的输入输出特性。根据图中所描述的状况可以知道，在经过零点迁移之后，变送器的斜率与之前是一致的，没有发生任何的改变。但是输入输出特性在距离方面发生了一定程度的平移，但是从整体的方面来看，改变不是十分的明显，即对于变压器的量程来说，是不进行变化的。如果在运用零点迁移的前提下，相关的工作人员进行一些量程压缩操作，那么就可以从一定程度上提高差压变送器的敏感程度，测量精度也会相应得到提升。

三、零点迁移分类

（一）无迁移

在对变送器的正压室和负压室进行安装的过程中，要把它们和容器的取压点放置在相同水平面上，如图2所示。假设A点所受到的压力是P，B点是P+。那么两者的差值就是P+减去P-，在数值上等于рgH。如果被测量的容器正好是敞口容器，那么A点受到的压力P-就是大气压力，P+就等于рgH。因此，如果对于正压室来说，和取压点是相连接在一起的，并且差压变送器的负压室和大气相通，那么只需要测量B点的压力，就可以得到液面高度。当液面高度变化时，从h=0变化到h=hmax的时候，两者的差压也就会从零变化到рghmax。输出也会增加，从之前的4mA变成20mA。

图2 无迁移原理图

（二）正迁移

在实际测量的过程当中，经常会出现变送器的安装位置和测量液位高度不一致的情况，这是一种十分普遍的现象。如下图所示，表示的就是一种迁移方式。

图3 变送器正迁移原理图

通过观察发现，此容器是一个非常典型的敞口容器，h就是变送器和所要测量的液位高度两者的高度差，就可以得出ΔP=рgH+рgh，这是一个关于压力差ΔP的方程式。如果要想从一定程度上提高输出压力，使输出压力超过4mA，可以从以下两个条件进行考虑，第一，除了在正压室存有一定的静压力之外，在正压式之外也要存在。第二，假设H=0。如果H为最大值，那么就可以运用ΔP=рgH+рgh这个式子，这个时候的输送压力超过了极限值。就正好说明，рgh生成的静压力是不需要的，需要对其进行消除，这就是正迁移。

（三）负迁移

图4表示的是负迁移的原理图，对于变送器的取压室来说，在使用的过程当中，不管是液体还是气体进入到取压室当中，都会对测量管线造成一定的损害，在比较严重的情况下，还会使测量管线被腐蚀。因此，必须要采取一些科学合理的方法和措施避免密闭容器内的液体和气体随意的流窜，可以采用隔离罐，将其放置到正负压室和取压点中间，并且向其中放置一定量的隔离液，此隔离液的密度为р。

图4 变送器负迁移原理图

假设H为0的时候和假设H为最大值的时候，所获得的压力差ΔP的数值是不相同的，这也从一定程度上说明了，当H等于0的时候，4mA就是极限值。但是H取最大值的时候，隔离液的密度与预想值有非常大的差异。在位于最高位置的时候，对于正负压室的压力来说，负压室要大于正压室，从而导致输出压力值与事先的计算值不相符，就会从一定程度上导致液位和输出压力两者间的不平衡。通过一系列的分析得知，如果想要保持液面和仪表两者之间的关系，最切实有效的方法就是消除负压室引压管线的静压力。在这个过程当中，就必须要使用到负迁移技术去进行相关的处理工作，迁移量可以为ρ1gh。

四、差压变送器零点迁移故障分析

（一）正迁移故障

差压变送器在使用的过程当中，如果处于正迁移状态，并对其的测量准确度进行研究和分析的时候，可能会碰到两种问题。第一，仪表输出不正确。按照一般的操作程序来说，首先应该把正负压测量室关掉，然后再把平衡阀打开，并且进行放空仪表堵头处理，仪表的输出值应该小于4mA，如果大于，那么就表明运行装置有一定的问题，可能是有堵塞问题。故障率比较高的就是三阀组的引线，正压室引线也经常发生故障。第二，迁移量显示异常，或者是零位显示异常。可以先把取压点和放空开关进行关闭，等待一段时间后，再重新进行开启。在正常的状况下，仪表输出值应该为4mA，如果大于，那么零位或迁移量也会从一定程度上升高。除此之外，如果隔离液发生了外漏现象，或隔离液没有被装满，都会使隔离液进入到正负压室当中。

（二）负迁移故障

相关的工作人员对负迁移状态差压变送器的准确度进行研究和分析的过程当中，通常需要经过两个步骤。首先，相关的工作人员要把正负压测量室关掉，之后需要打开平衡阀，并且要对仪表堵头进行充分的放空，在这部分操作结束之后，仪表显示值应该是20mA。接下来这部分操作和对正偏移故障检查时的操作是相同的，关闭取压点和放空开关，之后再打开，仪表应该显示4mA。如果在这两次操作过程中，仪表输出值都和实际有较大的差异，那么有可能出现的问题是，隔离液发生了渗漏现象、零位错误、迁移量有一定的改变等。

五、结束语

如果想最大限度的保障生产装置能够稳定运行，就必须要对液位进行严格的控制。同时，必须要掌握差压式液位计测量原理以及零点迁移的相关问题，才可以对其进行灵活的运用，对仪表发生的问题进行较好的解决。