差压变送器在敞口容器液位测量中的应用方式

压力变送器用于实现表压、绝压、负压和真空度测量，而差压变送器是表压型压力变送器的一种特殊结构形式。它具有正压和负压两个压力接口，可用于实现变送器正负腔两端压力之差测量。差压变送器测量原理包括电容式、压阻式、应变式、石英晶体式等多种形式，1151、3051、CECC、EJA系列压力和差压变送器是市场常见的产品，均采用24VDC标准供电，4mA～20mA标准信号输出，且具有HART协议的智能化功能。差压变送器包括普通型和隔离液型。差压变送器广泛应用于工业控制中，它通常是其它测量的基础（如流量、液位、密度、粘度等），液位测量是常见的差压变送器应用方式。

针对敞口容器的液位测量，当被测量介质的密度变化很小甚至可以忽略时，可以使用普通型差压变送器实现，仅需将被测容器工质通过导压管接入差压变送器正腔，差压变送器负腔直接通大气。利用差压变送器进行敞口容器液位测量的一般结构形式如图1。

图1中H0为敞口容器内自由液面高度，H1为敞口容器底至差压变送器正腔安装位差，P0为自由液面至容器底形成压力，P1为敞口容器底至差压变送器正腔位差形成压力，P2为大气压力，P+为差压变送器正腔压力，P-为差压变送器负腔压力。

差压变送器负腔压力即为大气压力，P-=P2。即敞口容器自由液面对应的差压变送器的输出为：

ΔP=P+ - P-=[(P0+ P1+ P2)- P2]=ρH0 g+ρH1 g（1）

式（1）中：ρ为被测量液态工质的密度，g为当地重力加速度。在差压变送器ΔP输出公式中，ρH0g项为液位实际变化量，对应敞口容器的液位零位至液位测量上限；ρH1g项为安装位置造成的差压变送器输出固有偏差ΔP0，此偏差可通过变送器的迁移消除。在迁移后，对应于ΔP=ρH0g，差压变送器输出4mA～20mA。

此外，如图1所示使用普通型差压变送器进行敞口容器液位测量时，还需注意变送器安装位置应低于被测量液位容器的底部，至少是使变送器实际安装位置在容器被测量液位零位线以下，通过正迁移消除安装位差，从而避免实际有效测量范围被压缩；差压变送器正腔引压管的敷设布置也应按照此原则。若采用隔离液型差压变送器进行敞 口容器液位测量，则要根据变送器与液位零位的实际安装位置关系考虑差压变送器的实际迁移。当差压变送器安装位置高于液位零位时，需进行负迁移；当差压变送器安装位置低于液位零位时，需进行正迁移。差压变送器实际安装位置与液位零位线的迁移量误差，是液位测量系统的重要系统误差构成。

普通型差压变送器适用于敞口容器的液位测量，但对于密闭容器的液位测量，若使用普通型差压变送器，由于差压变送器的负腔引压管会有工质蒸汽冷凝导致参考端压力变化，继而影响液位测量结果；若使用隔离液型差压变送器，除了会增加一定采购成本外，因为隔离液的密闭，还会由于容器内外的温度不同，以及被测工质和隔离液工质的不同，形成密度差异导致的测量误差。

审核编辑 黄昊宇