鹽酸罐液位變送器測(cè)量原理

工作原理

• 靜壓式液位變送器：基于靜壓測(cè)量原理，當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)鹽酸液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為 $P=\rho \times g\times H+P_0$，其中 $P$ 是變送器迎液面所受壓力，$\rho$ 是被測(cè)鹽酸液體密度，$P_0$ 是液面上大氣壓，$H$ 是變送器投入液體的深度。通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 $P_0$ 與傳感器的負(fù)壓腔相連，抵消傳感器背面的 $P_0$，使傳感器測(cè)得壓力為 $\rho \times g\times H$，進(jìn)而通過測(cè)取壓力 $P$ 得到液位深度5。

• 電容式液位變送器：探極線與導(dǎo)電的鹽酸液體構(gòu)成一電容器，探極線的金屬內(nèi)芯為電容的一極，鹽酸液體為電容的另一極，中間為高穩(wěn)定性的聚四氟乙烯作為兩極之間的介質(zhì)。隨著液位的變化，液體包圍探極線的面積隨之改變，使構(gòu)成電容器兩極的相對(duì)面積改變，導(dǎo)致電容的變化，根據(jù)同心筒狀電容的公式可得出液位高度與電容的關(guān)系2。

特點(diǎn)

• 耐腐蝕性強(qiáng)：接觸鹽酸的部件通常采用耐鹽酸腐蝕的材料，如聚四氟乙烯、哈氏合金、鉭等，能夠長期穩(wěn)定地在鹽酸環(huán)境中工作，防止被鹽酸腐蝕而影響測(cè)量精度和使用壽命。

• 測(cè)量精度高：可以精確地測(cè)量鹽酸罐內(nèi)液位的高度變化，一般能達(dá)到較高的精度等級(jí)，如 ±0.1%、±0.2% 等，滿足不同應(yīng)用場景對(duì)液位測(cè)量精度的要求1。

• 輸出信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)：常見的輸出信號(hào)為 4-20mA DC 二線制信號(hào)，也有部分支持?jǐn)?shù)字信號(hào)輸出，如 HART 協(xié)議等，方便與其他自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)傳輸1。

• 多種安裝方式：根據(jù)不同的鹽酸罐結(jié)構(gòu)和安裝要求，液位變送器具有多種安裝方式，如法蘭安裝、螺紋安裝、投入式安裝等，便于在各種場合下進(jìn)行安裝和使用。

選型要點(diǎn)

• 測(cè)量范圍：根據(jù)鹽酸罐的高度和實(shí)際液位測(cè)量范圍要求，選擇合適量程的液位變送器，確保其能夠覆蓋所需測(cè)量的液位區(qū)間1。

• 接液材質(zhì)：由于鹽酸具有強(qiáng)腐蝕性，必須選擇能夠耐鹽酸腐蝕的接液材質(zhì)，如聚四氟乙烯、哈氏合金 C-276、鉭等，以保證變送器的使用壽命和測(cè)量準(zhǔn)確性12。

• 精度要求：根據(jù)具體的工藝控制和測(cè)量需求，確定所需的測(cè)量精度等級(jí)，如 ±0.2%、±0.5% 等，以滿足對(duì)鹽酸罐液位精確測(cè)量和控制的要求12。

• 工作壓力和溫度：考慮鹽酸罐內(nèi)的工作壓力和溫度范圍，選擇能夠在相應(yīng)壓力和溫度條件下正常工作的液位變送器，避免因壓力或溫度超出范圍而影響測(cè)量精度或損壞設(shè)備2。

• 防爆等級(jí)：如果鹽酸罐所處的環(huán)境存在易燃易爆氣體等危險(xiǎn)場所，需要選擇具有相應(yīng)防爆等級(jí)的液位變送器，如隔爆型 Exd II BT4-6、本安型 Exia II CT5 等，以確保安全生產(chǎn)1。

常見類型

• 單法蘭壓力變送器：直接安裝在鹽酸罐的底部或側(cè)面，通過測(cè)量罐內(nèi)鹽酸液體的靜壓來計(jì)算液位高度。它采用隔離式電容傳感器，具有精度高、可靠性好、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，適用于常壓或低壓的鹽酸罐液位測(cè)量

雙法蘭差壓變送器：用于密閉的鹽酸罐液位測(cè)量，通過測(cè)量罐頂和罐底的壓力差來計(jì)算液位高度。可以避免導(dǎo)壓管堵塞的問題，適用于高壓或有蒸汽的鹽酸罐環(huán)境。投入式液位變送器：將變送器的探頭直接投入到鹽酸罐內(nèi)的液體中，通過通氣電纜使感壓膜片的背壓腔與大氣相通，測(cè)量液位不受外界大氣壓變化的影響。具有安裝方便、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種規(guī)模的鹽酸罐。電容式液位變送器：利用探極線與鹽酸液體之間形成的電容變化來測(cè)量液位，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、安裝維護(hù)簡單等特點(diǎn)，且測(cè)量值不受被測(cè)液體的溫度、比重及容器的形狀、壓力影響，適用于各種形狀和材質(zhì)的鹽酸