Введение в тему однофланцевых и двухфланцевых дифференциальных уровнемеров.

В процессе промышленного производства и изготовления некоторые резервуары легко кристаллизуются, обладают высокой вязкостью, чрезвычайно коррозионны и легко затвердевают. В таких случаях часто используются одно- и двухфланцевые датчики перепада давления. Например: резервуары, башни, котлы и емкости на коксовых заводах; резервуары для хранения жидкостей в испарительных установках, резервуары для хранения жидкостей на установках десульфуризации и денитрификации. Как однофланцевые, так и двухфланцевые датчики имеют множество применений, но отличаются друг от друга по типу конструкции (открытые или закрытые). Однофланцевые открытые резервуары могут быть закрытыми, в то время как двухфланцевые обеспечивают большую герметичность для потребителей.

Принцип работы однофланцевого датчика давления при измерении уровня жидкости

Однофланцевый датчик давления выполняет преобразование уровня путем измерения плотности в открытом резервуаре. Измерение уровня в открытых емкостях.
При измерении уровня жидкости в открытом контейнере датчик устанавливается вблизи дна контейнера для измерения давления, соответствующего высоте уровня жидкости над ним. Как показано на рисунке 1-1.
Давление уровня жидкости в контейнере подается на сторону высокого давления датчика, а сторона низкого давления открыта в атмосферу.
Если самый низкий уровень жидкости в диапазоне изменения измеренного уровня жидкости находится выше места установки датчика, датчик должен обеспечивать положительное перемещение.

Рисунок 1-1. Пример измерения жидкости в открытом контейнере.

Пусть X — вертикальное расстояние между самым низким и самым высоким уровнем жидкости, которое необходимо измерить, X = 3175 мм.
Y — вертикальное расстояние от порта измерения давления датчика до самого нижнего уровня жидкости, y = 635 мм. ρ — плотность жидкости, ρ = 1.
h — максимальный напор, создаваемый столбом жидкости X, в кПа.
e — это напор давления, создаваемый столбом жидкости Y, в кПа.
1 мH2O = 9,80665 Па (то же самое и ниже)
Диапазон измерения составляет от e до e+h, поэтому: h = X · ρ = 3175 × 1 = 3175 мм вод. ст. = 31,14 кПа
e=y·ρ=635×1= 635 мм водного столба= 6,23 кПа
То есть диапазон измерения передатчика составляет 6,23 кПа – 37,37 кПа.
Короче говоря, мы измеряем высоту уровня жидкости:
Высота уровня жидкости H=(P1-P0)/(ρ*g)+D/(ρ*g);
Примечание: P0 — текущее атмосферное давление;
P1 — это значение давления, измеряемое на стороне высокого давления;
D — это величина нулевой миграции.

Принцип работы двухфланцевого датчика давления при измерении уровня жидкости

Двухфланцевый датчик давления осуществляет преобразование уровня путем измерения плотности герметичного резервуара: сухое импульсное соединение.
Если газ над поверхностью жидкости не конденсируется, соединительная трубка на стороне низкого давления датчика остается сухой. Такая ситуация называется сухим пилотным соединением. Способ определения диапазона измерения датчика аналогичен способу определения уровня жидкости в открытом контейнере (см. рис. 1-2).

Если газ на жидкости конденсируется, жидкость будет постепенно накапливаться в направляющей трубке давления на стороне низкого давления преобразователя, что приведет к ошибкам измерения. Для устранения этой ошибки направляющую трубку давления на стороне низкого давления преобразователя предварительно заполняют определенной жидкостью. Такая ситуация называется влажным направляющим соединением давления.
В описанной выше ситуации на стороне низкого давления датчика возникает напор, поэтому необходимо осуществить отрицательную миграцию (см. рисунок 1-2).

Рисунок 1-2. Пример измерения жидкости в закрытом контейнере.

Пусть X — вертикальное расстояние между самым низким и самым высоким измеряемым уровнем жидкости, X = 2450 мм. Y — вертикальное расстояние от порта измерения давления датчика до самого низкого уровня жидкости, Y = 635 мм.
Z — это расстояние от верхней части заполненной жидкостью направляющей трубки до базовой линии датчика, Z = 3800 мм.
ρ1 — плотность жидкости, ρ1=1.
ρ2 — плотность заполняющей жидкости трубопровода со стороны низкого давления, ρ1=1.
h — максимальный напор, создаваемый испытуемым столбом жидкости X, в кПа.
e — максимальный напор, создаваемый испытуемым столбом жидкости Y, в кПа.
s — это напор давления, создаваемый насадочным столбом жидкости Z, в кПа.
Диапазон измерений составляет от (es) до (h+es), затем
h = X · ρ1 = 2540 × 1 = 2540 мм вод. ст. = 24,9 кПа
e = Y·ρ1 = 635 × 1 = 635 мм вод. ст. = 6,23 кПа
s = Z·ρ² = 3800 × 1 = 3800 мм вод. ст. = 37,27 кПа
Итак: es = 6,23 - 37,27 = -31,04 кПа
h+e－s=24,91+6,23－37,27=－6,13КПа
Примечание: Вкратце, мы фактически измеряем высоту уровня жидкости: высота уровня жидкости H = (P1 - PX) / (ρ*g) + D / (ρ*g);
Примечание: PX используется для измерения значения давления на стороне низкого давления;
P1 — это значение давления, измеряемое на стороне высокого давления;
D — это величина нулевой миграции.

Меры предосторожности при установке
Монтаж с использованием одного фланца имеет значение.
1. При использовании однофланцевого мембранного датчика уровня жидкости для открытых резервуаров, сторона L интерфейса низкого давления должна быть открыта в атмосферу.
2. В герметичном резервуаре для жидкости направляющая трубка для регулирования давления в резервуаре должна быть подключена к L-стороне интерфейса низкого давления. Она определяет опорное давление резервуара. Кроме того, всегда откручивайте сливной клапан на L-стороне для слива конденсата из L-камеры, иначе это приведет к ошибкам в измерении уровня жидкости.
3. Датчик может быть подключен к фланцу на стороне высокого давления, как показано на рисунке 1-3. Фланец на боковой стенке резервуара обычно является подвижным, в данный момент он зафиксирован и может быть приварен одним щелчком, что удобно для монтажа на месте.

Рисунок 1-3. Пример установки фланцевого датчика уровня жидкости.

1) При измерении уровня жидкости в резервуаре самый низкий уровень жидкости (нулевая точка) должен быть установлен на расстоянии 50 мм или более от центра диафрагменного уплотнения со стороны высокого давления. Рисунок 1-4:

Рисунок 1-4. Пример установки резервуара для жидкости.

2) Установите фланцевую диафрагму на стороне высокого (H) и низкого (L) давления резервуара, как показано на этикетках передатчика и датчика.
3) Для уменьшения влияния разницы температур окружающей среды капиллярные трубки на стороне высокого давления можно связать вместе и закрепить, чтобы предотвратить воздействие ветра и вибрации (капиллярные трубки в сверхдлинной части следует свернуть вместе и закрепить).
4) Во время монтажных работ старайтесь по возможности не оказывать чрезмерного давления герметизирующей жидкости на диафрагменное уплотнение.
5) Корпус датчика следует устанавливать на расстоянии более 600 мм ниже места установки диафрагменного уплотнения на выносном фланце со стороны высокого давления, чтобы максимально использовать перепад давления капиллярной герметизирующей жидкости при контакте с корпусом датчика.

6) Разумеется, если из-за ограничений условий установки невозможно установить устройство на расстоянии 600 мм или более ниже места установки фланцевого уплотнения, или если корпус передатчика может быть установлен только выше места установки фланцевого уплотнения по объективным причинам, то его положение при установке должно соответствовать следующей формуле расчета.

1) h: высота между местом установки диафрагменного уплотнения выносного фланца и корпусом передатчика (мм);
① При h≤0 корпус передатчика следует устанавливать выше h (мм) ниже места установки фланцевого диафрагменного уплотнения.
②Если h>0, корпус передатчика следует устанавливать ниже h (мм) над местом установки фланцевого диафрагменного уплотнения.
2) P: Внутреннее давление в резервуаре с жидкостью (Па абс);
3) P0: Нижний предел давления, используемого корпусом передатчика;
4) Температура окружающей среды: -10–50℃.