壓力式液位計(jì)應(yīng)用于各種罐體測(cè)量的方案及計(jì)算方式

壓力式液位計(jì)可用于建立河流，水箱，井或其他液體中的液位。液體填充容器底部的壓力直接與液體的高度相關(guān)。變送器測(cè)量這種靜水壓頭并提供較終的液位。為了獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)，測(cè)量裝置必須位于想要測(cè)量的較低點(diǎn); 通常安裝或放置在容器的底部。

在測(cè)量液位時(shí)，必須考慮比重。考慮以下等式：

    H = P / SG或P = SG?H

H - 被測(cè)液體的高度（通常以英寸，厘米，米，英尺等為單位）
P - 水箱底部的靜水壓頭（通常以英寸水柱，水柱英尺，橫桿，psi， Pascal's等）
SG - 介質(zhì)的比重（無量綱數(shù)計(jì)算自：測(cè)量的介質(zhì)密度÷4°C時(shí)水的密度。例如，煤油的密度等于0.82 g / cm 3.因此，SG的煤油為0.82g / cm 3· 1.00g / cm 3 = 0.82

例如，取一個(gè)8英寸深的水容器。水的比重為1.00。要計(jì)算容器底部的靜水壓力，請(qǐng)考慮：

H = 8英寸水
SG = 1
P = x PSI
P = 1?8英寸= 8英寸WC

因此底部的靜水壓力（P）等于8英寸水柱。

1英寸水柱= 0.03613 PSI（27.678英寸水柱= 1 PSI）。
8英寸WC?0.03613 = 0.289 PSI

因此，該容器底部的8英寸WC = 0.289 PSI的靜水壓力。

可以看出，較低或較高的比重會(huì)對(duì)液位測(cè)量產(chǎn)生重大影響。在進(jìn)行精確的液位測(cè)量時(shí)，其他變量，例如設(shè)備位置，溫度和/或作用在密封罐中的介質(zhì)上的氣體壓力也是至關(guān)重要的。

以下是進(jìn)行精確液位測(cè)量的不同建議。

通風(fēng)/開放式坦克
這是在水平測(cè)量中考慮的較簡(jiǎn)單的情況。通風(fēng)/開放式儲(chǔ)罐包括高架，地埋和地上儲(chǔ)罐，其具有開放的通風(fēng)口或使介質(zhì)暴露于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Α?/p>

通常，儀器可以安裝在水箱的側(cè)面（如圖1所示），或者液位探頭可以直接降低到水箱中的介質(zhì)中（如圖2所示）。靜壓頭壓力將允許用戶獲得準(zhǔn)確的水平讀數(shù)。

通風(fēng)/開放式水箱，帶三夾式變送器。

圖1.帶有Tri-clamp安裝變送器的通風(fēng)/開放式水箱。

假設(shè)您想要測(cè)量20英尺高的垂直水箱中的液位。滿罐將施加20英尺水柱的較大靜水壓頭。（假設(shè)這是4°C的水。）由于水柱的一英尺相當(dāng)于0.43356 PSI，因此施加在水箱底部和壓力式液位計(jì)上的較大靜水壓頭壓力為8.671 PSI。

打開水箱帶潛水式變送器。

圖2.使用潛水式變送器打開水箱。

帶適配器的絕緣油箱。

圖3.帶適配器的絕緣油箱。

現(xiàn)在，假設(shè)同一個(gè)坦克充滿了煤油。由于煤油的比重為0.82，利用上述公式得出：

P = 0.82?20英尺= 16.4英尺水柱或16.4英尺?0.43356 = 7.11 PSI。

在這個(gè)例子中，水和煤油之間存在1.561 PSI或3.6英尺WC的差異。這表明了解介質(zhì)比重的重要性，以便獲得準(zhǔn)確的液位測(cè)量。

在選擇用于測(cè)量通風(fēng)/開放式水箱中液位的變送器時(shí)，在安裝時(shí)應(yīng)考慮某些基本因素。可以輕拍水箱底部嗎？可以使用焊接適配器嗎？這里可以插入什么類型的配件？如果水箱底部無法攻絲，可以從水箱頂部插入液位探頭嗎？這是一種衛(wèi)生用途，批準(zhǔn)的產(chǎn)品是必不可少的，還是污染問題？介質(zhì)是否與標(biāo)準(zhǔn)材料兼容，或者是否需要可選的接液部件？

如果這是一個(gè)衛(wèi)生應(yīng)用或儀器可以從水箱外部安裝，可以使用Viatran的359型。Viatran為359型提供了許多不同的接收器，可以匹配您當(dāng)前的設(shè)計(jì)或焊接適配器，以滿足您的新安裝需求。

如果這不是衛(wèi)生應(yīng)用，Viatran的Model 517可以從水箱的頂部插入并降低到底部，或者Viatran的244,344或544型可以通過管接頭連接到水箱底座。517型是進(jìn)行液位測(cè)量的較簡(jiǎn)單，較具侵入性的方法。罐壁上不需要孔或適配器，并且可以在不排放罐的情況下容易地移除變送器。

如果使用隔熱型罐，則壓力測(cè)量與上述示例中所述相同，除非需要特殊的適配器。適配器在水箱內(nèi)部齊平焊接，并通過絕緣層延伸到插入變送器的水箱外部（參見圖3）。

密封/加壓罐
密封罐在液體頂部重復(fù)地具有高于大氣壓的氣體覆蓋層。靜壓頭壓力（由液位施加的壓力）和頂部的氣墊壓力具有累加效應(yīng)。靜水壓力和氣體壓力一起提供在罐底部和液位儀上施加的總壓力。

知道這種關(guān)系，很難使用開放/通風(fēng)罐實(shí)例中所示的技術(shù)獲得精確的液位測(cè)量。氣體壓力的增加意味著更高的液位，這是錯(cuò)誤的。

一種技術(shù)和較準(zhǔn)確的是利用差壓傳感器（DP）。該裝置將精確測(cè)量液位，同時(shí)抵消氣墊壓力效應(yīng)。一個(gè)DP高壓側(cè)（支腿）通向油箱底部，低壓側(cè)垂直于油箱頂部上方（如圖4所示）將測(cè)量燃?xì)鈮毫εc組合燃?xì)庵�間的差異。液位壓力。這僅留下液位測(cè)量值（這種情況下氣壓不是問題）。

帶密封壓力式液位計(jì)的密封罐。

圖4.帶有差壓傳感器的密封罐。

通風(fēng)罐具有不斷變化的介質(zhì)密度。

圖5.具有不斷變化的介質(zhì)密度的通氣罐。

但是，執(zhí)行此測(cè)量時(shí)需要考慮許多預(yù)防措施和變量。雙方的腿是否會(huì)暴露在不同的溫度下？每條腿應(yīng)該多長(zhǎng)時(shí)間？變送器可以安裝在哪里？介質(zhì)和氣體的較低和較高溫度是多少？這個(gè)系統(tǒng)在室內(nèi)還是室外？坦克看到真空嗎？

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為了僅顯示測(cè)量原理，以下示例將假設(shè)存在較佳條件。讓我們假設(shè)水箱高30英尺，有20英尺深的水（20英尺水= 8.671 PSI），頂部有一個(gè)5 PSI的加壓氣體毯。回顧水的比重為1.00，水箱底部的靜水壓頭和氣壓讀數(shù)總計(jì)為5 PSI + 20英尺WC = 13.671 PSI或31.539英尺WC。

如圖4所示，通過充油毛細(xì)管使用兩個(gè)遠(yuǎn)程密封件。DP的低側(cè)密封安裝在20英尺深的水上方并進(jìn)入氣墊區(qū)域。DP的高側(cè)將盡可能靠近底座安裝。DP的低側(cè)將感測(cè)到5 PSI氣體覆蓋層。變送器從13.671 PSI或31.539英尺WC的組合高壓側(cè)減去5 PSI的低壓側(cè)壓力，產(chǎn)生8.671 PSI或20英尺WC。

另一種不準(zhǔn)確的技術(shù)是使用Viatran的Model 517并將其放入密封罐中。電纜末端應(yīng)通過密封的饋通離開水箱。由于局部大氣壓力的變化，517型號(hào)上的呼吸器不是必需的。第二臺(tái)變送器，例如Viatran的570型，將安裝在油箱頂部，僅測(cè)量氣墊。然后將這兩個(gè)信號(hào)饋入能夠減去這兩個(gè)信號(hào)的電路。結(jié)果只是液位讀數(shù)。這種技術(shù)不如使用DP那么準(zhǔn)確，但是在空間和安裝成為問題的情況下，這通常會(huì)產(chǎn)生可接受的結(jié)果。

具有改變介質(zhì)密度的通風(fēng)或開放式儲(chǔ)罐
一些制造商使用單個(gè)罐來處理具有不同密度的多種介質(zhì)，或者他們具有隨溫度改變密度的介質(zhì)。這在食品和飲料行業(yè)中非常典型，其中不同的成分在相同的罐中混合并混合。在這些條件下使用安裝在罐底部的儀表型儀器進(jìn)行精確的液位測(cè)量是困難的。

即使密度變化，使用DP與儀表型變送器相結(jié)合也可提供精確的液位測(cè)量。如圖5所示，將DP的兩條腿安裝一段已知的距離將測(cè)量這兩點(diǎn)之間的靜水壓頭，并幫助您確定介質(zhì)的比重。然后可以將比重乘以從量具發(fā)射器讀取的水平，以獲得系統(tǒng)中的準(zhǔn)確水平讀數(shù)。

我們假設(shè)有一個(gè)30英尺高的水箱，里面裝滿了20英尺長(zhǎng)的水。如圖5所示，如果DP安裝在該垂直油箱的側(cè)面，低側(cè)正好高于高側(cè)12英寸，則輸出將相當(dāng)于12英寸WC或0.43356 PSI。了解這一點(diǎn)，您現(xiàn)在可以計(jì)算除水之外的液體的比重。

例如，讓我們假設(shè)一個(gè)人有一個(gè)20英尺未知媒體的坦克。如上所述，DP被連接起來，每條腿相距12英寸。DP的輸出對(duì)應(yīng)于9.84英寸的水柱讀數(shù)。請(qǐng)記住，兩條腿相距12英寸。

考慮以下公式：
    SG = DP / D.
DP - 從DP讀取DP腿之間的距離（9.84英寸水柱）
D - DP腿之間的實(shí)際距離（12英寸）
SG - 比重
所以：
    SG = 9.84英寸/ 12英寸
SG = 0.82

這里，該介質(zhì)的比重等于0.82。

為了建立介質(zhì)密度的校正水平測(cè)量值，可以將安裝在水箱底部的應(yīng)變式變送器（Viatran的359型）輸出，并乘以上面確定的比重。在這個(gè)例子中，20英尺WC乘以0.82或20英尺WC?0.82 = 16.4英尺WC的SG。

密封罐，具有不斷變化的介質(zhì)密度。

圖6.密封罐，介質(zhì)密度不斷變化。

目前有許多不同的輸入設(shè)備可以采用兩個(gè)4-20 mA輸出，將這些輸出相乘，得到的4-20 mA相當(dāng)于適當(dāng)?shù)碾娖健?/p>

這個(gè)例子表明，即使有密度波動(dòng)，人們?nèi)匀豢梢垣@得精確的液位測(cè)量。

密封加壓罐，改變介質(zhì)密度
這里，存在改變比重和加壓密封罐的組合。圖6示出了在這種情況下用于進(jìn)行精確液位測(cè)量的兩個(gè)DP單元。

第一個(gè)DP安裝在加壓密封罐中。低側(cè)檢測(cè)氣墊，高側(cè)檢測(cè)液位和氣囊壓力的組合（DP1）。該DP的結(jié)果僅是靜壓測(cè)量。然而，Viatran也具有不斷變化的比重。

如前面的例子所示，安裝了第二個(gè)DP（DP2），它的兩條腿在這個(gè)垂直槽的側(cè)面相距12英寸。然后可以計(jì)算比重。一旦知道SG，就用數(shù)學(xué)板和兩個(gè)DP信號(hào)乘以靜壓。現(xiàn)在可以在具有改變比重的加壓罐中獲得精確的液位測(cè)量。

這些只是可用于解決液位測(cè)量要求的不同技術(shù)的一些一般示例。

Viatran提供多種差壓變送器，可精確實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量; 型號(hào)274,374,276,376,571,574或IDP10，范圍從0.5英寸WCD到3000 PSID，以及遠(yuǎn)程密封，毛細(xì)管和一系列填充液，以滿足您的需求。Viatran還提供諸如Model 517之類的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品易于設(shè)置并提供高精度結(jié)果。對(duì)于衛(wèi)生應(yīng)用，可以使用型號(hào)350,351或359。