W procesie produkcji przemysłowej niektóre zbiorniki mierzone są łatwo krystalizujące, charakteryzują się wysoką lepkością, są wyjątkowo korozyjne i łatwo krzepną. W takich przypadkach często stosuje się przetworniki różnicy ciśnień z pojedynczym i podwójnym kołnierzem. Należą do nich: zbiorniki, wieże, kotły i zbiorniki w koksowniach; zbiorniki magazynowe cieczy do produkcji parowników, zbiorniki do pomiaru poziomu cieczy w instalacjach odsiarczania i denitryfikacji. Zarówno zbiorniki z pojedynczym, jak i podwójnym kołnierzem mają wiele zastosowań, ale różnią się od siebie w zależności od tego, czy są otwarte, czy zamknięte. Zbiorniki otwarte z pojedynczym kołnierzem mogą być zbiornikami zamkniętymi, natomiast zbiorniki z podwójnym kołnierzem są bardziej zamknięte dla użytkowników.
Zasada działania przetwornika ciśnienia z pojedynczym kołnierzem mierzącego poziom cieczy
Przetwornik ciśnienia jednokołnierzowy wykonuje konwersję poziomu poprzez pomiar gęstości otwartego zbiornika.Pomiar poziomu otwartych pojemników
Podczas pomiaru poziomu cieczy w otwartym pojemniku, przetwornik jest instalowany w pobliżu dna pojemnika, aby mierzyć ciśnienie odpowiadające wysokości poziomu cieczy nad nim. Jak pokazano na rysunku 1-1.
Czujnik ciśnienia cieczy w pojemniku jest podłączony do strony wysokiego ciśnienia przetwornika, a strona niskiego ciśnienia jest otwarta do atmosfery.
Jeżeli najniższy poziom cieczy w zakresie mierzonych zmian poziomu cieczy znajduje się powyżej miejsca instalacji przetwornika, przetwornik musi wykonać dodatnią migrację.
Rysunek 1-1 Przykład pomiaru cieczy w otwartym pojemniku
Niech X będzie pionową odległością między najniższym i najwyższym poziomem mierzonej cieczy, X=3175 mm.
Y to pionowa odległość od portu ciśnieniowego przetwornika do najniższego poziomu cieczy, y=635 mm. ρ to gęstość cieczy, ρ=1.
h jest maksymalnym ciśnieniem wytwarzanym przez słup cieczy X, w kPa.
e jest wysokością ciśnienia wytwarzaną przez kolumnę cieczy Y, w kPa.
1mH2O=9,80665Pa (to samo poniżej)
Zakres pomiaru wynosi od e do e+h, więc: h=X·ρ=3175×1=3175mmH2O=31,14KPa
e=y·ρ=635×1= 635mmH2O= 6,23KPa
Oznacza to, że zakres pomiarowy nadajnika wynosi 6,23 kPa–37,37 kPa
Krótko mówiąc, mierzymy wysokość poziomu cieczy:
Wysokość poziomu cieczy H=(P1-P0)/(ρ*g)+D/(ρ*g);
Uwaga: P0 to aktualne ciśnienie atmosferyczne;
P1 jest wartością ciśnienia mierzoną po stronie wysokiego ciśnienia;
D to wielkość migracji zerowej.
Zasada działania przetwornika ciśnienia z podwójnym kołnierzem mierzącego poziom cieczy
Przetwornik ciśnienia z podwójnym kołnierzem wykonuje konwersję poziomu poprzez pomiar gęstości szczelnego zbiornika:Połączenie impulsowe na sucho
Jeśli gaz nad powierzchnią cieczy nie ulega skropleniu, rura przyłączeniowa po stronie niskiego ciśnienia przetwornika pozostaje sucha. Taka sytuacja nazywa się suchym przyłączem pilota. Metoda określania zakresu pomiarowego przetwornika jest taka sama, jak w przypadku pomiaru poziomu cieczy w otwartym zbiorniku (patrz rysunek 1-2).
Jeśli gaz na cieczy ulegnie skropleniu, ciecz będzie stopniowo gromadzić się w rurce prowadzącej ciśnienie po stronie niskiego ciśnienia przetwornika, co spowoduje błędy pomiaru. Aby wyeliminować ten błąd, należy wstępnie napełnić rurkę prowadzącą ciśnienie po stronie niskiego ciśnienia przetwornika odpowiednią cieczą. Taka sytuacja nazywa się mokrym połączeniem prowadzącym ciśnienie.
W powyższej sytuacji po stronie niskiego ciśnienia przetwornika występuje ciśnienie, dlatego należy wykonać migrację ujemną (patrz rysunek 1-2).
Rysunek 1-2 Przykład pomiaru cieczy w zamkniętym pojemniku
Niech X będzie pionową odległością między najniższym a najwyższym poziomem mierzonej cieczy, X=2450 mm. Y to pionowa odległość od portu ciśnieniowego przetwornika do najniższego poziomu cieczy, Y=635 mm.
Z to odległość od górnej krawędzi wypełnionej cieczą rury prowadzącej ciśnienie do linii bazowej przetwornika, Z=3800 mm,
ρ1 jest gęstością cieczy, ρ1=1.
ρ2 jest gęstością cieczy wypełniającej przewód strony niskiego ciśnienia, ρ1=1.
h jest maksymalnym ciśnieniem wytwarzanym przez słup badanej cieczy X, w kPa.
e jest maksymalnym ciśnieniem wytwarzanym przez badany słup cieczy Y, w kPa.
s jest wysokością ciśnienia wytwarzaną przez kolumnę wypełnionej cieczy Z, w kPa.
Zakres pomiaru wynosi od (es) do (h+es), następnie
h=X·ρ1=2540×1 =2540 mmH2O =24,9 kPa
e=Y·ρ1=635×1=635mmH2O =6,23KPa
s=Z·ρ2=3800×1=3800mmH2O=37,27KPa
Zatem: es=6,23-37,27=-31,04KPa
h+e－s=24,91+6,23-37,27=-6,13 KPa
Uwaga: W skrócie, mierzymy wysokość poziomu cieczy: wysokość poziomu cieczy H=(P1-PX)/(ρ*g)+D/(ρ*g);
Uwaga: PX służy do pomiaru wartości ciśnienia po stronie niskiego ciśnienia;
P1 jest wartością ciśnienia mierzoną po stronie wysokiego ciśnienia;
D to wielkość migracji zerowej.
Środki ostrożności podczas instalacji
Montaż pojedynczego kołnierza ma znaczenie
1. W przypadku stosowania przetwornika z pojedynczą kołnierzową membraną izolacyjną do zbiorników otwartych do pomiaru poziomu cieczy w otwartych zbiornikach z cieczą, strona L interfejsu strony niskiego ciśnienia powinna być otwarta do atmosfery.
2. W przypadku szczelnego zbiornika na ciecz, rura prowadząca ciśnienie, która kieruje ciśnieniem w zbiorniku, powinna znajdować się po stronie L interfejsu strony niskiego ciśnienia. Określa ona ciśnienie odniesienia zbiornika. Ponadto, zawsze należy odkręcać zawór spustowy po stronie L, aby spuścić kondensat z komory strony L, w przeciwnym razie może to spowodować błędy w pomiarze poziomu cieczy.
3. Nadajnik można podłączyć do instalacji kołnierzowej po stronie wysokiego ciśnienia, jak pokazano na rysunku 1-3. Kołnierz z boku zbiornika jest zazwyczaj kołnierzem ruchomym, który jest w tym momencie zamocowany i można go przyspawać jednym kliknięciem, co jest wygodne w montażu na miejscu.
Rysunek 1-3 Przykład instalacji przetwornika poziomu cieczy z kołnierzem
1) Podczas pomiaru poziomu cieczy w zbiorniku, najniższy poziom cieczy (punkt zerowy) powinien znajdować się w odległości co najmniej 50 mm od środka membrany uszczelniającej po stronie wysokiego ciśnienia. Rysunek 1-4:
Rysunek 1-4 Przykład instalacji zbiornika na ciecz
2) Zamontuj membranę kołnierzową po stronie wysokiego (H) i niskiego (L) ciśnienia zbiornika, zgodnie z etykietą nadajnika i czujnika.
3) Aby zmniejszyć wpływ różnicy temperatur otoczenia, rurki kapilarne po stronie wysokiego ciśnienia można połączyć ze sobą i zamocować, aby zapobiec wpływowi wiatru i wibracji (rurki kapilarne bardzo długiej części należy zwinąć razem i zamocować).
4) Podczas montażu należy unikać wywierania spadku ciśnienia płynu uszczelniającego na uszczelkę membranową.
5) Korpus przetwornika należy zamontować w odległości co najmniej 600 mm poniżej części montażowej uszczelnienia membranowego kołnierza zdalnego po stronie wysokiego ciśnienia, tak aby spadek ciśnienia cieczy uszczelniającej kapilarnej w jak największym stopniu oddziaływał na korpus przetwornika.
6) Oczywiście, jeśli nie można go zainstalować 600 mm lub więcej poniżej części montażowej kołnierza uszczelnienia membranowego ze względu na ograniczenia warunków montażu. Lub gdy korpus przetwornika można zainstalować tylko powyżej części montażowej kołnierza uszczelnienia z przyczyn obiektywnych, jego położenie montażowe musi być zgodne z poniższym wzorem obliczeniowym.
1) h: wysokość między częścią montażową uszczelnienia membranowego z kołnierzem zdalnym a korpusem przetwornika (mm);
① Jeśli h≤0, korpus przetwornika należy zamontować powyżej h (mm) poniżej części montażowej uszczelnienia membranowego kołnierza.
②Jeśli h>0, korpus nadajnika należy zainstalować poniżej h (mm) nad częścią montażową uszczelnienia membranowego kołnierza.
2) P: Ciśnienie wewnętrzne zbiornika z cieczą (Pa abs);
3) P0: Dolna granica ciśnienia stosowanego przez korpus nadajnika;
4) Temperatura otoczenia: -10～50℃.
Czas publikacji: 15 grudnia 2021 r.