CN102435256A - 差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法。差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，包括以下步骤：获取第一实际液位值和对应于第一实际液位值的差压变送器的正负压室的第一差压值；获取第二实际液位值和对应于第二实际液位值的差压变送器的正负压室的第二差压值；根据第一和第二实际液位值及第一和第二差压值确定差压变送器的实际零点和实际量程。本发明还提供了一种测量混合物界位的双法兰压差变送器的实际零点和实际量程的确定方法。本发明有效解决了现有技术中差压变送器的指示值与实际液位(界位)值之间存在误差的问题。

Description

差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法

技术领域

本发明涉及变送器技术领域，具体而言，涉及一种差压变送器和双法兰压差变送器的实际零点和实际量程的确定方法以及测量混合物界位的双法兰差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法。

背景技术

在炼油、石油化工、煤化工、煤制油等行业，各种容器的液位(界位)是需要测量的重要工艺参数之一。测量液位的仪表种类繁多，如差压式液位变送器、超声波液位计、雷达液位计、钢带液位计、浮筒液位计等，须依据工艺的实际工艺工况，选用不同类型的液位计，通常利用差压变送器测量液位较多，利用差压变送器测量容器液位的优点是仪表安装简单，费用低廉。测量两种互不相溶混合液体的界位，以前大多采用浮筒液位计，近些年采用双法兰差压变送器测量两种互不相溶混合液体的界位较多。

一、现有技术的确定液位差压变送器的实际零点与实际量程计算方法

如图1所示，在图1中，V：被测容器，LT：用于测量容器V的液位的差压变送器，LG：与被测容器相连接的就地式液位计(通常是玻璃板液位计，它采用连通器的原理，可以在被测容器的现场直接观察到被测容器的实际液位)。

(一)计算方法

传统的差压变送器的实际零点(当被测容器相对液位为0％时，差压变送器正、负压室的差压值)与实际量程(当被测容器相对液位为100％时，差压变送器正、负压室的差压值)计算方法如下：

由液柱压强公式：P＝ρgh得

P₊＝ρ₂gH₂+ρgh                   (1)

P_-＝ρ₁gH₁                        (2)

ΔP＝P₊-P_-＝ρ₂gH₂+ρgh-ρ₁gH₁    (3)

其中，在上述公式中：

P₊：测量液位的差压变送器正压室的压力(Pa)

P_-：测量液位的差压变送器负压室的压力(Pa)

ΔP：测量液位的差压变送器正、负压室的压差(Pa)

ρ₁：在额定的温度、压力下，差压变送器负取压管内介质密度(Kg/m³)

ρ₂：在额定的温度、压力下，差压变送器正取压管内介质密度(Kg/m³)

ρ：在设计的温度、压力下，被测容器内介质密度(Kg/m³)

g：重力加速度(9.81m/s²)

H₁：差压变送器到被测容器负取压点的高度(m)

H₂：差压变送器到被测容器正取压点的高度(m)

h：被测容器的液位高度(0～(H₁-H₂))(m)，也可用相对高度(0～100％)来表示由表达式(3)得知：

当h＝0％＝0时

ΔP₀＝ρ₂gH₂-ρ₁gH₁

当h＝100％＝H₁-H₂时

ΔP₁₀₀＝ρ₂gH₂+ρg(H₁-H₂)-ρ₁gH₁

ΔP₀：液位式差压变送器的实际零点

ΔP₁₀₀：液位式差压变送器的实际量程

将液位式差压变送器的零点调整为ΔP₀，将液位式差压变送器的量程调整为ΔP₁₀₀，将变送器的信号输出到控制室内的DCS(或显示仪表)，在DCS的操作站上(或显示仪表)就可看到该液位差压变送器的指示值，按此方法调整的液位差压变送器的指示值应该与被测容器上的就地液位计的指示值一致。

然而在实际生产过程中，液位式差压变送器的指示液位与相对应的就地液位计指示的液位存在误差，当被测容器的就地液位计指示的液位在某一值时，液位变送器的指示液位可能与就地液位计指示的液位的误差较小；当被测容器的就地液位计指示的液位在另外某一值时，液位变送器的指示液位可能与就地液位计指示的液位的误差较大，也就是说液位变送的指示液位与被测容器的就地液位计指示的液位间的误差不是一个定值。这样，无法简单地采用差压变送器的零点迁移或将差压变送器的零点与量程平移的方法来消除被测容器的就地液位计指示的液位与液位变送器的指示液位间的误差。

由此可见，利用按现有技术的计算方法计算出来的液位差压变送器的实际零点与实际量程调校出来的液位差压变送器，不能准确测量出被测容器的实际液位，无法满足实际生产的需要。

(二)原因分析

液位式差压变送器的实际零点与实际量程是按表达式(3)计算的

ΔP＝P₊-P_-＝ρ₂gH₂+ρgh-ρ₁gH₁

在实际生产中，H₁与H2可以用米尺准确地测量出来。g是重力加速度，是一个常数。ρ₂与ρ₁分别是在额定的温度、压力下，差压变送器正、负取压管内介质密度。在实际生产过程中，差压变送器正、负取压管内介质的温度、压力与额定的温度、压力是不相同的，这就使得差压变送器正、负取压管内介质实际密度与ρ₂和ρ₁是不相同的。ρ是在设计的温度、压力下被测容器内介质密度，在实际生产过程中，被测容器内介质实际温度、压力与设计的温度、压力不同，使得被测容器内介质实际密度与在设计的温度、压力下被测容器内介质密度ρ不相同。在实际生产过程中，有些介质(如水)的密度在已知的温度、压力下是可以通过查相应的介质密度表来获取，而大多数介质特别是如汽油、柴油、液化石油气等混合物是无法通过查表获取被测容器内介质的准确的密度。在生产过程中的大多数情况下，很难准确地知道被测容器内的介质的真实的温度、压力，由此可见，准确获取被测容器内的介质密度几乎是不可能的。这样一来，按传统计算方法计算的液位式差压变送器的实际零点与实际量程就很难满足生产过程的实际需要。

二、现有技术的测量两种互不相溶混合液体界位的双法兰差压变送器的实际零点与实际量程计算方法

利用双法兰差压变送器测量罐内两种互不相溶混合液体界位的安装如图2所示。在图2中，T：被测容器，LT：用于测量容器T内介质界位的双法兰差压变送器，LG：与被测容器相连接的就地式液位计(通常是玻璃板液位计，它采用连通器的原理，可以在被测容器的现场直接观察到被测容器内两种互不相溶混合液体的实际界位)。

(一)计算方法

现有技术的测量两种互不相溶混合液体界位双法差压变送器的实际零点(当被测容器内两种互不相溶混合液体相对界位为0％时，差压变送器正、负压室的差压值)与实际量程(当被测容器内两种互不相溶混合液体相对界位为100％时，差压变送器正、负压室的差压值)计算方法如下：

由液柱压强公式：P＝ρgh得

P₊＝ρ₁gH₁+ρ₂gh+ρ₃g(H-h)           (4)

P_-＝ρ₁g(H₁+H)                       (5)

ΔP＝P₊-P_-＝ρ₂gh+ρ₃g(H-h)-ρ₁gH    (6)

其中，在上述公式中：

P₊：测量界位的双法兰差压变送器正压室的压力(Pa)

P_-：测量界位的双法兰差压变送器负压室的压力(Pa)

ΔP：测量界位双法兰差压变送器正、负压室的压差(Pa)

ρ₁：测量界位的双法兰差变器的毛细管内介质(一般为硅油)密度(Kg/m³)

ρ₂：在设计的温度压力下，被测容器内介质密度较大的介质密度(Kg/m³)

ρ₃：在设计的温度压力下，被测容器内介质密度较小的介质密度(Kg/m³)

g：重力加速度(9.81m/s²)

H：双法兰差压变送器正负取压法兰间距(m)

h：被测容器内混合液体的界位(0～H)(m)，也可用相对高度(0～100％)来表示由表达式(6)得知：

当h＝0％H＝0时

ΔP₀＝ρ₃gH-ρ₁gH

当h＝100％H＝H时

ΔP₁₀₀＝ρ₂gh-ρ₁gH

ΔP₀：双法兰差压变送器的实际零点

ΔP₁₀₀：双法兰差压变送器的实际量程

将双法兰差压变送器的零点调整为ΔP₀，将界位双法兰差压变送器的量程调整为ΔP₁₀₀，将变送器的信号输出到控制室内的DCS(或显示仪表)，在DCS的操作站上(或显示仪表)就可看到该界位双法兰差压变送器的指示值，按此方法调整的界位双法兰差压变送器的指示值应该与被测容器上的就地液位计的指示值一致。然而在实际生产过程中，界位式双法兰差压变送器的指示被测容器内两种互不相溶混合液体的界位与相对应的就地液位计指示的被测容器内两种互不相溶混合液体的界位存在误差，当被测容器的就地液位计指示的在某一值时，界位变送器的指示的界位可能与就地液位计指示的界位的误差较小；当被测容器的就地液位计指示的界位在另外某一值时，界位变送器的指示界位可能与就地液位计指示的界位的误差较大，也就是说界位变送器的指示的界位与被测容器的就地液位计指示的界位间的误差不是一个定值。无法简单地采用双法兰差压变送器的零点迁移或将双法兰差压变送器的零点与量程平移的方法来消除被测容器的就地液位计指示的界位与双法兰差压变送器的指示的界位间的误差。由此可见，利用按现有技术的计算方法计算出来的双法兰差压变送器的实际零点与实际量程调校出来的双法兰差压变送器，不能准确测量被测容器内两种互不相溶混合液体的界位，无法满足实际生产的需要。

(二)原因分析

界位式差压变送器的实际零点与实际量程是按表达式(6)计算的

ΔP＝P₊-P_-＝ρ₂gh+ρ₃g(H-h)-ρ₁gH

在实际生产中，H可以用米尺准确地测量出来，g是重力加速度，是一个常数。ρ₁是测量界位的双法兰差变器的毛细管内介质(一般为硅油)密度，可认为是一个常数。ρ₂与ρ₃分别是在设计的温度、压力下，被测容器内较重与较轻介质的密度。在实际生产过程中，被测容器内介质实际温度、压力与设计的温度、压力是不同的，使得被测容器内介质实际密度与在设计的温度、压力下被测容器内介质密度ρ₂与ρ₃不相同，此外不论是介质密度较小的介质还是介质密度较大的介质，都不是纯净单一的液体，每一种介质都或多或少地含有其它的液体，因此在实际生产过程中，被测容器内介质实际密度是很难获取准确值的。这样一来，按传统的计算方法计算出来的双法兰差压变送器的实际零点与实际量程就很难满足生产过程的实际需要。

发明内容

本发明旨在提供一种使得差压变送器和双法兰压差变送器的指示值与实际液位值相同的差压变送器和双法兰压差变送器的实际零点和实际量程的确定方法，以解决现有技术中变送器的指示值与实际液位值之间存在误差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，包括以下步骤：获取第一实际液位值和对应于第一实际液位值的差压变送器的正负压室的第一差压值；获取第二实际液位值和对应于第二实际液位值的差压变送器的正负压室的第二差压值；根据第一和第二实际液位值及第一和第二差压值确定差压变送器的实际零点和实际量程。

进一步地，通过以下公式确定差压变送器的实际零点和实际量程：

$\mathrm{\Δ}{P_0}^{\′}=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$\mathrm{\Δ}{P_{100}}^{\′}=(100\%-{h_1}^{\′})\×\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}+\mathrm{\Δ}{P}_1$

其中，ΔP₀′为差压变送器的实际零点，ΔP₁₀₀′为差压变送器的实际量程，h₁′为第一实际液位值的相对值，h₂′为第二实际液位值的相对值，ΔP₁为第一差压值，ΔP₂为第二压差值。

进一步地，第一和第二实际液位值通过与被测容器连接的就地液位计获取。

进一步地，差压变送器为非智能差压变送器，通过以下公式确定第一和第二差压值：

ΔP₁＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₁

ΔP₂＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₂

其中，ΔP₁为第一差压值，ΔP₂为第二差压值，ΔP₀为差压变送器的原有零点，ΔP₁₀₀为差压变送器的原有量程，h₁为差压变送器第一指示值的相对值，h₂为差压变送器第二指示值的相对值。

进一步地，差压变送器为智能差压变送器，通过智能仪表通讯器的读数确定第一和第二差压值。

根据本发明的另一方面，提供了一种测量混合物界位的双法兰差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，包括以下步骤：获取第一实际界位值和对应于第一实际界位值的双法兰差压变送器的正负压室的第一差压值；获取第二实际界位值和对应于第二实际界位值的双法兰差压变送器的正负压室的第二差压值；根据第一和第二实际界位值及第一和第二差压值确定双法兰差压变送器的实际零点和实际量程。

进一步地，通过以下公式确定双法兰差压变送器的实际零点和实际量程：

$\mathrm{\Δ}{P_0}^{\′}=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$\mathrm{\Δ}{P_{100}}^{\′}=(100\%-{h_1}^{\′})\×\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}+\mathrm{\Δ}{P}_1$

其中，ΔP₀′为差压变送器的实际零点，ΔP₁₀₀′为差压变送器的实际量程，h₁′为第一实际界位值的相对值，h₂′为第二实际界位值的相对值，ΔP₁为第一差压值，ΔP₂为第二压差值。

进一步地，第一和第二实际界位值通过与被测容器连接的就地液位计获取。

进一步地，双法兰差压变送器为非智能双法兰差压变送器，通过以下公式确定第一和第二差压值：

ΔP₁＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₁

ΔP₂＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₂

其中，ΔP₁为第一差压值，ΔP₂为第二差压值，ΔP₀为双法兰差压变送器的原有零点，ΔP₁₀₀为双法兰差压变送器的原有量程，h₁为双法兰差压变送器第一指示值的相对值，h₂为双法兰差压变送器第二指示值的相对值。

进一步地，双法兰差压变送器为智能双法兰差压变送器，通过智能仪表通讯器的读数确定第一和第二差压值。

应用本发明的技术方案，利用两组具有对应关系的实际液位值(界位值)和差压变送器(双法兰差压变送器)的差压值，从而得到差压变送器(双法兰差压变送器)的实际零点和实际量程。本发明的方法不需要准确知道被测容器内介质密度(不需要知道两种互不相溶混合液体内任意组份的准确密度)就可以使得使差压变送器(双法兰差压变送器)的指示值与实际液位值(界位值)完全一致。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了利用差压变送器测量液位安装示意图；

图2示出了利用双法兰差压变送器测量界位安装示意图；

图3示出了根据本发明的差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法的实施例的流程示意图；

图4示出了根据本发明的应用实施例一的锅炉汽包差压变送器安装图；

图5示出了根据本发明的应用实施例二的丙烯罐液位变送器安装图；

图6示出了根据本发明的双法兰差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法的实施例的流程示意图；以及

图7示出了根据本发明的应用实施例三的油水分离罐双法兰差压变送器安装图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图3示出了根据本发明的差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法的实施例的流程示意图。如图3所示，本实施例的差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，包括以下步骤：

S10：获取第一实际液位值和对应于第一实际液位值h₁′的差压变送器的正负压室的第一差压值ΔP₁；

S20：获取第二实际液位值和对应于第二实际液位值h₂′的差压变送器的正负压室的第二差压值ΔP₂；

在上述步骤中，优选地，第一实际也为之h₁′和第二实际液位值h₂′通过与被测容器连接的就地液位计获取。就地液位计通常是玻璃板液位计，它采用连通器的原理，可以在被测容器的现场直接观察到被测容器的实际液位。

第一和第二差压值的获取方法为两种：第一种是对于非智能差压变送器的正负压室间的压差可以利用差压变送器的原有的零点与量程和变送器的指示值，通过计算获得。具体计算公式如下：

ΔP₁＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₁

ΔP₂＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₂

其中：ΔP₁为第一差压值，即当差压变送器指示为h₁时差压变送器正负压室的差压值，ΔP₂为第二差压值，即当差压变送器指示为h₂时差压变送器正负压室的差压值，ΔP₀为差压变送器的原有零点，ΔP₁₀₀为差压变送器的原有量程，h₁为差压变送器第一指示值的相对值(与第一实际液位h₁′相对应的差压变送器的指示值)，h₂为差压变送器第二指示值的相对值(与第二实际液位h₂′相对应的差压变送器的指示值)。

第二种是智能差压变送器可以通过375或BT200等智能通讯器直接读出与第一实际液位值h₁′和第二实际液位值h₂′相对应的差压变送器正负压室间的第一差压ΔP₁和第二差压ΔP₂。

S30：根据第一和第二实际液位值及第一和第二差压值确定差压变送器的实际零点和实际量程。

优选地，在S30步骤中，通过以下公式确定差压变送器的实际零点和实际量程：

$\mathrm{\Δ}{P_0}^{\′}=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$\mathrm{\Δ}{P_{100}}^{\′}=(100\%-{h_1}^{\′})\×\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}+\mathrm{\Δ}{P}_1$

其中，ΔP₀′为差压变送器的实际零点，ΔP₁₀₀′为差压变送器的实际量程，h₁′为第一实际液位值的相对值，h₂′为第二实际液位值的相对值，ΔP₁为第一差压值，即与h₁′相对应的第一差压变送器正负压室间差压值，ΔP₂为第二差压值，即与h₂′相对应的第二差压变送器正负压室间差压值。

上述公式的具体推导过程如下：

结合图1来分析如下表达式

ΔP＝P₊-P_-＝ρ₂gH₂+ρgh-ρ₁gH₁

当液位式差压变送器按设计要求安装后，H₁与H2可以准确地测量出来，即H₁与H2是定值；g是重力加速度，是一个常数；尽管在实际生产过程中，很难获取ρ₁、ρ₂与ρ的准确值，但在实际生产过程相对稳定的情况下，ρ₁、ρ₂与ρ的数值是相对固定的，可以看成常数。从表达式(3)可以看出，测量液位的差压变送器正、负压室的压差ΔP与被测容器的实际液位h′之间是呈线性关系的，除了被测容器实际液位h′是变量外，其余参数可以看成常数。由此可见，测量液位的差压变送器正、负压室的压差ΔP′是被测容器液位h′的一次函数，可用如下表达式来表达。

ΔP′＝Kh′+C    (7)

表达式中的ΔP′：测量液位的差压变送器正、负压室的压差

h′：被测容器的就地液位计指示高度(即实际液位值)，可以用绝对高度(H₁-H₂)来表示，也可用相对高度(0～100％)来表示

K：ΔP′与h′一次函数的斜率，是一个待求的常数

C：ΔP′与h′一次函数的截距，是一个待求的常数

在实际生产过程中，h′可以通过安装在被测容器上的就地液位计观测(对于有些容器可以通过检尺等其它手段获取)；与h′相对应的测量液位的差压变送器正、负压室的压差ΔP′值，对于非智能差压变送器可以用与h′相对应的测量液位的差压变送器的指示值h及差压变送器原有的零点ΔP₀与量程ΔP₁₀₀计算出来。对于智能差压变送器可以通过375或BT200等智能通讯器直接读出与第一实际液位h₁′和第二实际液位h₂′相对应的差压变送器正负压室间的第一差压ΔP₁和第二差压ΔP₂。

当被测容器就地液位计指示h₁′时，对应的测量液位的差压变送器正、负压室的压差ΔP₁，即可得ΔP与h′的一次函数的一个座标点(ΔP₁，h₁′)，

当被测容器就地液位计指示h₂′时，对应的测量液位的差压变送器正、负压室的压差ΔP₂，即可得ΔP与h的一次函数的另一个座标点(ΔP₂，h₂′)，

将这两个座标点代入到表达式(7)可得表达式(8)和表达式(9)

ΔP₁＝Kh₁′+C    (8)

ΔP₂＝Kh₂′+C    (9)

从表达式(8)和表达式(9)可以求出

$K=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}$

$C=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

将K、C代入到关系式(7)中可得：

$\mathrm{\Δ}{P}^{\′}=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×h^{\′}+\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}---\left(10\right)$

表达式(10)即为测量液位的差压变送器正、负压室的压差ΔP′与被测容器实际液位h′的一次函数

h₁′、h₂′是两个在实际生产过程中允许出现的被测容器就地液位计指示值的相对值

ΔP₁、ΔP₂是与h₁′、h₂′相对应的实际液位的差压变送器正、负压室的压差

从关系(10)可得：

当h′＝0％时，则

$\mathrm{\Δ}{P_0}^{\′}=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}---\left(\mathrm{Pa}\right)$

当h′＝100％时，则

$\mathrm{\Δ}{P_{100}}^{\′}=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×100\%+\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$=\mathrm{\Δ}{P}_1+(100\%-{h_1}^{\′})\×\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\left(\mathrm{Pa}\right)$

ΔP₀′即为测量液位的差压变送器的实际零点，ΔP₁₀₀′即为测量液位的差压变送器的实际量程。将差压变送器的零点调整为ΔP₀′，将差压变送器的量程调整为ΔP₁₀₀′，则变送器的指示值与被测容器上的就地液位计指示完全一致。

在上述计算中，h₁′、h₂′是用两个在实际生产过程中允许出现的被测容器就地液位计指示液位的相对值来表示的，当然也可以用两个在实际生产过程中允许出现的被测容器就地液位计指示液位的绝对值来进行计算。如果h₁′、h₂′是用两个在实际生产过程中允许出现的被测容器就地液位计指示液位的绝对值来表示，在计算差压变送器的实际零点时，h₀′就是测量范围的最低值，在计算差压变送器的实际量程时，h₁₀₀′就是测量范围的最高值。

具体应用实施例一、利用非智能差压变送器测量液位

图4是某厂锅炉汽包V001水位变送器安装示意图。LT-001为测量汽包水位的差压变送器，该锅炉汽包水位变送器采用的是YEW公司生产的E13DH型6362-2220非智能DDZIII型差压变送器。锅炉处于正常工况时，汽包压力为12.5Mpa，仪表测量的零水位为汽包中心下200mm，控制室内显示仪表指示范围为-250mm～250mm。

设计给定的参数如下：

差压变送器取压管内的冷凝液的密度：ρ1＝996.2Kg/m3

汽包内的饱和水的密度：ρ2＝653.8Kg/m3

汽包内的饱和蒸汽的密度：ρ3＝70.4Kg/m3

差压变送器正、负取压点的间距：H＝1000mm

要求差压变送器测量范围为以正常的零水位为中心线的上、下即±250mm(±0.25m)，仪表测量零水位为在汽包中心线下200mm。

(一)现有技术的汽包水位差压变送器的实际零点与实际量程的计算

根据流体静力学的原理，差压变送器测量的压差为

ΔP＝P₂-P₁＝ρ₂gh+ρ₄gL+ρ₃g(H-h)-ρ₁gH-ρ₁gL

＝gh(ρ₂-ρ₃)-gH(ρ₁-ρ₃)    (11)

式中：

P2：差压变送器正压室的压力

P1：差压变送器负压室的压力

ΔP：变送器正、负压室间的差压(Pa)

H：变送器正、负取压点的距离(m)

h：汽包水位(0.05～0.55m)

g：重力加速度(9.81m/s²)

ρ₁：差压变送器负取压管内的冷凝液的密度，ρ₁＝1000.8Kg/m³

ρ₂：汽包内的饱和水的密度，ρ₂＝650.6Kg/m³

ρ₃：汽包内的饱和蒸汽的密度，ρ₃＝72.05Kg/m³

ρ₄：差压变送器正取压管内的冷凝液的密度，ρ₄＝ρ₁＝1000.8Kg/m³

从图3可以看出，当仪表测量水位为-250mm，即测量下限时，

h＝50mm＝0.05m

则：

ΔP₀＝9.81×0.05×(650.6-72.5)-9.81×1.00×(1000.8-72.05)

＝-8827.48(Pa)≈-8.83(KPa)

当仪表测量水位为250mm，即测量上限时，h＝550mm＝0.55m，则

ΔP₁₀₀＝9.81×0.55×(650.8-72.5)-9.81×1.00×(1000.8-72.05)

＝-5990.82(Pa)≈-5.99(KPa)

从计算结果可得，差压变送器的实际零点为-8.83KPa，变送器的实际量程为-5.99KPa。将差压变送器的零点调整为-8.83KPa，量程为-5.99KPa，将变送器的输出信号与控制室内的显示仪表相连接，显示仪表的指示值应该与现场锅炉汽包实际液位相一致。然而，实际情况是：在锅炉运行平稳后，当实际液位为-100mm时，控制室内的二次仪表指示为-110mm；当实际液位为-50mm时，控制室内的二次仪表指示为-55mm；当实际液位为0mm时，控制室内的二次仪表指示为0mm；当实际液位为50mm时，控制室内的二次仪表指示为55mm；当实际液位为100mm时，控制室内的二次仪表指示为110mm。详细数据见下列数据表。

就地液位计指示值h′(mm)	-100	-50	0	50	100
						就地液位计指示相对值h′(％)	30	40	50	60	70

仪表指示水位h(mm)	-110	-55	0	55	110
						仪表指示水位相对值h(％)	28	39	50	61	72

表1：汽包实际水位与仪表指示值对照表

注：为了相互对比，表中的就地液位计指示值是从安装在锅炉汽包上的玻璃板液位计读取的数值并换算成显示仪表显示值的数值(即从图2可以看出：该值为从玻璃板液位计读出的数值减去300mm后的数值)。仪表指示水位是与锅炉汽包液位变送器相连接的控制室内的显示仪表的指示值。

从上面的数据中可以清晰地看出：

①仪表的指示值与就地液位计指示值间存在着误差。

②仪表的指示值有时高于就地液位计指示值，有时低于就地液位计指示值。

③在数据表中的不同位置，实际液位与仪表的指示值间的偏差是不相同的。

在实际生产过程中，锅炉的汽包压力在10.0Mpa左右，在利用现有技术的计算测量液位的差压变送器的实际零点与实际量程时，各个介质的密度ρ₁、ρ₂、ρ₃与实际密度不相符。可以通过查找饱和水、蒸汽密度表，将各个介质的密度ρ₁、ρ₂、ρ₃查出来，再按照传统的计算方法重新计算测量液位的差压变送器的实际零点与实际量程。按本发明方法计算测量液位的差压变送器的实际零点与实际量程，不需用要查找饱和水、蒸汽的密度。具体方法如下：

(二)利用本发明方法计算汽包水位变送器的实际零点与实际量程

从表达式(7)ΔP′＝Kh′+C可知：只要找出锅炉汽包实际水位h′与变送器正、负压室间的差压值ΔP′之间的一次函数关系就可以很容易地计算出变送器的实际零点与实际量程。

根据本发明的方法如下：

第一步：根据差压变送器指示值计算锅炉差压变送器正、负压室的差压

从表1中任意选取两组数据如其中一组数据为当差压变送器指示值为h₁＝50％时，锅炉就地液位计指示值h₁′＝50％；另一组数据当差压变送器指示值为h₂＝72％时，就地液位计指示值为h₂′＝70％。利用差压变送器的指示值及差压变送器的原有零点和量程计算出锅炉汽包水位差变送器的正、负压室的差压值。变送器的原有零点ΔP₀＝-8.83(KPa)，变送器的原有量程ΔP₁₀₀＝-5.99(KPa)

通过计算得知：当h₁＝50％时，ΔP₁＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₁＝-8.83+(-5.99-(-8.83))×50％＝-7.41(KPa)

当h₂＝72％时，ΔP₂＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₂＝-8.83+(-5.99-(-8.83))×72％＝-6.79(KPa)；

第二步：至少要确定两个被测容器的就地液位计指示值(即，实际液位值)与相应的差压变送器正、负压室差压坐标点

由第一步的计算可确定两个差压变送器正、负压室差压与相应的被测容器的就地液位计指示值坐标点，第一点坐标(ΔP₁，h₁′)即为(-7.41，50％)，第二点坐标(ΔP₂，h₂′)即为(-6.79，70％)；

第三步：求出被测汽包的就地液位计指示值h′与差压变送器正、负压室差压ΔP的一次函数关系式

将第二步得到的两个坐标点代入到关于式(7)ΔP＝Kh′+C中得如下关系式

-7.41＝50％×K+C

-6.79＝70％×K+C

得： $K=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}=(-7.41-(-6.79))\÷(50\%-70\%)=3.1$

$C=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}=-7.41-(-7.41-(-6.79))\÷(50\%-70\%)\×50\%=-8.96$

将K与C代入到关于式(7)ΔP＝Kh′+C得

ΔP′＝3.1h′-8.96    (12)

式中：ΔP′：变送器正、负压室间的差压(KPa)

h′：汽包就地液位计指示的相对值(0～100％)

表达式(12)即为被测汽包的就地液位计指示的相对值h′与差压变送器正、负压室差压ΔP′的一次函数关系式；

第四步：利用被测汽包的就地液位计指示的相对值h′与差压变送器正、负压室差压ΔP′的一次函数关系式(12)求出测量汽包的差压变送器的实际零点与实际量程

当实际水位为h₀′＝0％时，由关系式(12)得：

ΔP₀′＝3.1h′-8.96＝3.1×0％-8.96＝-8.96(KPa)

当实际水位为h₁₀₀′＝100％时，由关系式(12)得：

ΔP′₁₀₀＝3.1h′-8.96＝3.1×100％-8.96＝-5.86(KPa)

也可利用推导出的公式进行计算：

$\mathrm{\Δ}{P_0}^{\′}=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}=-7.41-(-7.41+6.79)/(50\%-70\%)*50\%=-8.96\left(\mathrm{KPa}\right)$

$\mathrm{\Δ}{P_{100}}^{\′}=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×100\%+\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$=\mathrm{\Δ}{P}_1+(100\%-{h_1}^{\′})\×\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}$

$=-7.41+(100\%-50\%)*(-7.41+6.79)/(50\%-70\%)=-5.86\left(\mathrm{KPa}\right)$

ΔP₀′即为测量液位的差压变送的实际零点，ΔP₁₀₀′即为测量液位的差压变送器的量程。将差压变送器的实际零点调整为-8.96(KPa)，将差压变送器的实际量程调整为-5.86(KPa)，则变送器的指示值与被测锅炉汽包上的就地液位计指示完全一致。

在上述计算变送器的实际零点与量程时，并没有用到被测介质的密度与变送器取压管内介质的密度，也不需要测量正、负取压点至变送器的距离。此实例说明本发明的方法是切实有效可行的，能够满足实际需要。

具体应用实施例二：利用智能差压变送器测量液位

图5为某厂乙烯装置丙烯罐液位变送器安装图，如图所示：V002为某厂乙烯装置的丙烯罐，LT002为测量该罐的液位变送器。LT-002是Rosemount生产的0305RT32A11B3DF智能差压变送器。V002罐内丙烯设计温度T＝42℃，压力P＝1.6MPa，设计给定的丙烯密度为481kg/m³。安装方式如图5，变送器正压室引压管内为液态丙烯，其密度ρ₂受环境温度响略有微小变化，考虑到变送器负压侧受环境温度影响较大，故采用密度相对稳定的乙二醇来做液位变送器负压室引压管隔离液，其密度ρ₁＝1112.8kg/m³。变送器正取压点到正压室的高度H₂＝6.805m，负取压点到负压室的高度H₁＝9.405m，正负取压点高度差H₃＝2.60m。控制室内DCS显示该罐液位范围为0～260cm(2.60m)。

(一)现有技术的V002罐液位差压变送器的实际零点与实际量程的计算

由液柱压强公式P＝ρgH得：

ΔP＝P₊-P_-＝ρ₂gH₂+ρ₃gh-ρ₁gH₁

P₊：正压室压力

P_-：负压室压力

ρ₁：差压变送器负取压管内乙二醇的密度(1112.8kg/m³)

ρ₂：V002罐内丙烯的密度(481kg/m³)

ρ₃：变送器正压室引压管内丙烯的密度(ρ₂＝ρ₃＝481kg/m³)

g：重力加速度9.81m/s²

H₁：变送器负压室到负取压点的高度(9.405m)

H₂：变送器正压室到正取压点的高度(6.805m)

H₃：正负取压点之间的高度差(2.60m)

h：变送器指示的V002液位高度(0～2.60m)

ΔP：变送器正负室的压差(Pa)

当h＝0时，由关系式ΔP＝ρ₂gH₂+ρ₃gh-ρ₁gH₁得

ΔP₀＝P₊-P_-＝(481×9.81×6.805-1112.8×9.81×9.405)÷1000≈-70.56(KPa)

当h＝2.60m时，由关系式ΔP＝ρ₂gH₂+ρ₃gh-ρ₁gH₁得

ΔP₁₀₀＝P₊-P_-＝(481x9.81×(6.805+2.60)-1112.8×9.81×9.405)÷1000≈-58.29(KPa)

从上边的计算可知：变送器实际零点为-70.56Kpa，变送器实际量程为-58.29Kpa，将变送器的零点调整为-70.56KPa，将变送器的量程调整为-58.29Kpa。等生产装置运行稳定且将LT002变送器投入运行后，LT002指示值(控制室内DCS指示值)与V002罐玻璃板液位计示值存在较大误差。详细数据见表2。

就地液位计指示值h′(cm)	80	100	130	150	170
						就地液位计指示相对值h′(％)	30.77	38.46	50.00	57.69	65.38
仪表指示液位h(cm)	64	92	134	162	190
						相对指示液位h(％)	24.62	35.38	51.54	62.31	73.08

表2：F457N罐实际液位与仪表指示值对照表

从上面的数据中可以清晰地看出：

①仪表的指示值与实际液位间存在着较大的误差。

②仪表的指示值有时高于实际液位，有时低于实际液位。

③在数据表中的不同位置，实际液位与仪表的指示值间的偏差是不相同的。

前文已经分析过，产生误差的原因就是在于利用传统的计算测量液位的差压变送器的实际零点与实际量程时，各个介质的密度ρ₁、ρ₂、ρ₃与实际密度不相符。在实际生产过程中，没有测量V002罐的温度和压力，因此V002罐内丙烯的密度ρ₂、变送器负取压内的乙二醇的密度ρ₂和变送器正取压管内的丙烯密度ρ₃是很难确定的，故利用传统的方法计算出的测量液位的差压变送器的实际零点与实际量程是不准确的，不能满足实际生产需要。

(二)利用本发明方法计算V002罐差压变送器的实际零点与实际量程的计算

从关系式(7)ΔP′＝Kh′+C可知：只要找出V002实际水位h′与变送器正、负压室间的差压值ΔP′之间的函数关系就可以很容易地计算出变送器的实际零点与实际量程。

具体方法如下：

第一步：确定LT002差压变送器的正、负压室的差压

前文提到过LT002变送器为Rosemount公司生产的0305RT32A11B3DF智能差压变送器，该类型变送器的正负压室之间的实际差压，可以通过375智能仪表通讯器(手操器)来观察。在观察实际液位的同时，利用375型手操器直接观察液位变送器的正负压室间的压差，观察数据表见表3。

表3：LT002变送器正负压室的观察数据

当然也可以利用具体应用实施例一(利用非智能差压变送器测量液位的实施例)，利用变送器的原有零点与量程及仪表的指示值计算出变送器正负压室间的压差；

第二步：选取表3中任意两个V002罐的实际液位的相对值与相应的差压变送器正、负压室差压坐标点

从表3中任意选取两个坐标点，第一点坐标(ΔP₁，h₁′)即为(-66.22，38.46％)，第二点坐标(ΔP₂，h₂′)即为(-62.92，57.69％)；

第三步：求出V002罐实际液位h′与差压变送器正、负压室差压ΔP的一次函数关系式将第二步得到的两个坐标点代入到关于式(7)ΔP′＝Kh′+C中得如下关系式

-66.22＝38.46％×K+C

-62.92＝57.69％×K+C

得： $K=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}=(-66.22-(-62.92))\÷(38.46\%-57.69\%)=17.16$

$C=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}=-66.22-(-66.22-(-62.92))\÷(38.46\%-57369\%)\×38.46\%=-72.82$

将K与C代入到关于式(7)ΔP′＝Kh′+C得

ΔP′＝17.16h′-72.82    (13)

表达式(13)即为被测V002罐的就地液位计指示的相对值h′与差压变送器正、负压室差压ΔP′的一次函数关系式

式中：ΔP′：变送器正、负压室间的差压(KPa)

h′：FN457A罐实际液位的相对值(0～100％)

关系式(13)即为V002实际液位h′与差压变送器正、负压室差压ΔP′的一次函数关系式；

第四步：利用实际液位h′与差压变送器正、负压室差压ΔP′的一次函数关系式(13)求出测量V002罐的差压变送器的实际零点与实际量程

当实际水位为h₀′＝0％时，由关系式(13)得：

$\mathrm{\Δ}{P}_0^{/}=17.16\×0-72.82=-72.82\left(\mathrm{KPa}\right)$

当实际水位为h₁₀₀′＝100％时，由关系式(13)得：

$\mathrm{\Δ}{P}_{100}^{/}=17.16\×100\%-72.82=-55.66\left(\mathrm{KPa}\right)$

也可利用推导出的公式进行计算：

$\mathrm{\Δ}{P_0}^{\′}=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$=-66.22-(-66.22-(-62.92))\÷(38.46\%-57.69\%)\×38.46\%=-72.82\left(\mathrm{KPa}\right)$

$\mathrm{\Δ}{P_{100}}^{\′}=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×100\%+\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$=\mathrm{\Δ}{P}_1+(100\%-{h_1}^{\′})\×\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}$

$=(-66.22)+(100\%-38.46\%)\×(-66.22-(-62.92))\÷(38.46\%-57.69\%)$

$=-55.66\left(\mathrm{KPa}\right)$

此计算结果与上述计算结果完全一致，ΔP₀′即为测量液位的差压变送的实际零点，ΔP₁₀₀′即为测量液位的差压变送器的实际量程。将差压变送器的零点调整为-72.82(KPa)，将差压变送器的量程调整为-55.66(KPa)，则变送器的指示值与FA457罐上的就地液位计指示完全一致。

在上述计算变送器的实际零点与实际量程时，并没有用到被测介质丙烯的密度与变送器取压管内介质(丙烯及乙二醇)的密度，也不需要测量正、负取压点至变送器的距离。此实例再次印证了本发明方法是切实有效可行的，能够满足实际需要。

图6示出了根据本发明的测量混合物界位的双法兰差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法的实施例的流程示意图。如图6所示，本实施例的双法兰差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，包括以下步骤：

S100：获取第一实际界位值和对应于第一实际界位值h₁′的双法兰差压变送器的正负压室的第一差压值ΔP₁。

S200：获取第二实际界位值h₂′和对应于第二实际界位值的双法兰差压变送器的正负压室的第二差压值ΔP₂。

在上述步骤中，优选地，第一h₁′和第二h₂′实际界位值通过与被测容器连接的就地液位计获取。就地液位计通常是玻璃板液位计，它采用连通器的原理，可以在被测容器的现场直接观察到被测容器的实际界位。第一和第二差压值的获取方法为两种：

第一种是对于非智能双法兰差压变送器的正负压室间的压差可以利用双法兰差压变送器的原有的零点与量程和变送器的指示值，通过计算获得。具体计算公式如下：

ΔP₁＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₁

ΔP₂＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₂

其中：ΔP₁为第一差压值，即当双法兰差压变送器指示为h₁时差压变送器正负压室的差压值，ΔP₂为第二差压值，当即双法兰差压变送器指示为h₂时差压变送器正负压室的差压值，ΔP₀为双法兰差压变送器的原有零点，ΔP₁₀₀为双法兰差压变送器的原有量程，h₁为双法兰差压变送器第一指示值的相对值(与第一实界液位h₁′相对应的差压变送器的指示值)，h₂为差压变送器第二指示值的相对值(与第二实际界位h₂′相对应的差压变送器的指示值)。

第二种是智能双法兰差压变送器可以通过375或BT200等智能通讯器直接读出与第一实际液位h₁′和第二实际液位h₂′相对应的差压变送器正负压室间的第一差压ΔP1和第二差压ΔP2。

S300：根据第一和第二实际界位值及第一和第二差压值确定差压变送器的实际零点和实际量程。

在S300步骤中，通过以下公式确定双法兰差压变送器的实际零点和实际量程：

$\mathrm{\Δ}{P_0}^{\′}=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$\mathrm{\Δ}{P_{100}}^{\′}=(100\%-{h_1}^{\′})\×\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}+\mathrm{\Δ}{P}_1$

其中，ΔP₀′为双法兰差压变送器的实际零点，ΔP₁₀₀′为双法兰差压变送器的实际量程，h₁′为第一实际界位值的相对值，h₂′为第二实际界位值的相对值，ΔP1为第一差压值，即与h₁′相对应的第一双法兰差压变送器正负压室间差压值，ΔP2为第二差压值，即与h₂′相对应的第二双法兰差压变送器正负压室间差压值。

上述公式的推导过程与差压变送器的实际零点和实际量程的公式相同，关系式(7)ΔP′＝Kh′+C同样也可代表被测容器就地液位计指示两种互不相溶混合液体界位h′与测量两种互不相溶混合液体界位的双法兰差压变送器的正负压室间的差压ΔP′的函数关系。计算方法与计算液位差压变送器的实际零点与实际量程一样。

具体应用实施例三：利用双法兰差压变送器测量两种互不相溶混合液体界位

图7为某炼油厂常减压装置减顶分水罐油水界位变送器安装图，如图所示：V003为一实际应用的油水分离罐，LT003为测量该罐的油水界位变送器，LG003为测量该罐的就地玻璃板液位计。

LT-003是重庆横河川仪有限公司生产的EJA118W-EMSA2DA-AA06-97EB/NS1/F1/C3型双法兰智能差压变送器，双法兰变送器的两根毛细管长度为6m，毛细管内填充密度ρ₃为1070kg/m³，变送器正负取压管间的法兰间距H为1.7m，设计给出V003罐内油的密度ρ₁为794.8kg/m³，水的密度ρ₂为992kg/m³，变送器的安装高度为低于正取压法兰中心为4.8米。

(一)现有技术的V003罐油水界位双法兰差压变送器的实际零点与实际量程的计算

由液柱压强公式P＝ρgH得：

ΔP＝P₊-P_-＝ρ₁g(H-h)+ρ₂gh+ρ₃gH′-ρ₃gH-ρ₃gH′

＝ρ₁g(1.70-h)+ρ₂gh-ρ₃gH

P₊：双法兰差压变送器正压室压力

P_-：双法兰差压变送器负压室压力

ρ₁：V003罐内油的密度(794.8kg/m³)

ρ₂：V003罐内水的密度(992kg/m³)

ρ₃：双法兰差压变送器毛细管内硅油密度(1070kg/m³)

g：重力加速度9.81m/s²

H：双法兰差压变送器正负取压法兰间距(1.70m)

H′：双法兰差压变送器到正取压法兰间的高度(4.80m)

h：双法兰差压变送器指示的V003油水界位高度(0～1.70m)

ΔP：双法兰差压变送器正负室的压差(Pa)

当h＝0时

ΔP₀＝P₊-P_-＝ρ₁g(1.70-h)+ρ₂gh-ρ₃gH

＝(794.8×9.81×1.70-1070×9.81×1.70)÷1000≈-4.59KPa

当h＝1.70m时

ΔP₁₀₀＝P₊-P_-＝ρ₁g(1.70-h)+ρ₂gh

-ρ₃gH＝((992×9.81×1.70-1070×9.81×1.70)÷1000≈-1.30KPa

从上边的计算可知：LT003双法兰油水界位变送器实际零点为-4.59Kpa，变送器量程为-1.30KPa，将双法兰油水界位变送器的实际零点调整为-4.59KPa，将变送器的量程调整为-1.30KPa。当生产装置运行稳定且将LT003油水界位变送器投入运行后，LT003指示值(控制室内DCS指示值)与V003罐实际油水界位值(LG003玻璃板液位计示值)存在较大误差。

详细数据见表4。

就地液位计指示界位h′(cm)	50	70	85	100	130
						就地液位计指示相对界位h′(％)	29.4	41.2	50.00	58.9	76.5
仪表指示油水界位h(cm)	58	74	84	95	116
						相对指示油水界位h(％)	34.3	43.5	49.5	55.9	68.2

表4：V003罐实际油水界位与仪表指示值对照表

从上面的数据中可以清晰地看出：

①仪表的指示值与实际油水界位间存在着较大的误差。

②仪表的指示值有时高于实际油水界位，有时低于实际油水界位。

③在数据表中的不同位置，实际油水界位与仪表的指示值间的偏差是不相同的。

前面已经分析过，产生误差的原因就是在于利用传统的计算测量油水界位的差压变送器的实际零点与实际量程时，各个介质的密度ρ₁、ρ₂与实际密度不相符。在实际生产过程中，V003罐内的油本身是一种混合物(由多种碳氢化合物组成)，且很难确定V003罐内油的温度，因此V003罐内油的密度ρ₁是无法确定的。V003罐内水的密度ρ₂也是很难确定的(V003罐内的水并不是纯净的水，也含有油的成份)，因此利用传统的方法计算出的测量液位的差压变送器的实际零点与实际量程是不准确的，不能满足实际生产需要。

(二)利用本发明方法计算V003罐差压变送器的实际零点与实际量程

从关系式(7))ΔP′＝Kh′+C可知：只要找出V003实际油水界位h′与变送器正、负压室间的差压值ΔP′之间的函数关系就可以很容易地计算出变送器的实际零点与实际量程。

方法如下：

第一步：确定LT003差压变送器的正、负压室的差压

前文提到过LT003变送器为是重庆横河川仪有限公司生产的

EJA118W-EMSA2DA-AA06-97EB/NS1/F1/C3型双法兰智能差压变送器，该类型变送器的正负压室之间的实际差压ΔP，可以通过375智能仪表通讯器(手操器)来观察。在观察实际液位的同时，利用375型手操器直接观察液位变送器的正负压室间的压差，观察数据表见表5。

就地液位计指示界位h′(cm	50	70	85	100	130
						就地液位计指示相对界位h′(％)	29.4	41.2	50.00	58.9	76.5
仪表指示油水界位h(cm)	58	74	84	95	116
						相对指示油水界位h(％)	34.3	43.5	49.5	55.9	68.2
变送器正负压室压差ΔP(KPa)	-3.43	-3.16	-2.96	-2.75	-2.34

表5：带有LT003变送器正负压室的观察数据

当然也可以利用第一个例子(利用非智能差压变送器测量液位应用实例)，利用变送器的原有实际零点与实际量程和仪表的指示值计算出变送器正负压室间的压差ΔP；

第二步：选取表5中任意两个V003罐的实际油水相对界位与相应的双法兰差压变送器正、负压室差压坐标点

从表5中任意选取两个坐标点，第一点坐标(ΔP₁，h₁′)即为(-3.16，41.2％)，第二点坐标(ΔP₂，h₂′)即为(-2.75，58.9％)；

第三步：求出V003罐实际油水界位h与差压变送器正、负压室差压ΔP的一次函数关系式

将第二步得到的两个坐标点代入到关于式(7)ΔP′＝Kh′+C中得如下关系式

-3.16＝41.2％×K+C

-2.75＝58.9％×K+C

$K=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}=(-3.16-(-2.75))\÷(41.2\%-58.9\%)=2.32$

$C=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}=-3.16-(-3.16-(-2.75))\÷(41.2\%-58.9\%)\×41.2\%=-4.12$

将K与C代入到关于式(7)ΔP′＝Kh′+C得

ΔP′＝2.32h′-4.12    (14)

式中：ΔP′：LT003变送器正、负压室间的差压(KPa)

h′：V003罐的实际油水界位(0～100％)

表达式(14)即为V003罐的实际油水界位h′与差压变送器正、负压室差压ΔP′的一次函数关系式；

第四步：求出测量V003罐的实际油水界位的差压变送器的实际零点与实际量程

当V003罐的实际油水界位为h₀′＝0％时，由关系式(14)得：

ΔP₀′＝2.32h′-4.11＝2.32×0-4.12＝-4.12(KPa)

当实际水位为h₁₀₀′＝100％时，由关系式(14)得：

ΔP₁₀₀′＝2.32h′-4.11＝2.32×100％-4.12＝-1.80(KPa)

优选地，第三、四步骤也可以用如下步骤代替：

对于第一点坐标(ΔP₁，h₁′)即为(-3.16，41.2％)，对于第二点坐标(ΔP₂，h₂′)即为(-2.75，58.9％)，根据如下公式：

$\mathrm{\Δ}{P_0}^{\′}=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$=-3.16-(-3.16-(-2.75))\÷(41.2\%-58.9\%)\×41.2\%=-4.12\left(\mathrm{KPa}\right)$

$\mathrm{\Δ}{P_{100}}^{\′}=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×100\%+\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$=(100\%-{h_1}^{\′})\×\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}+\mathrm{\Δ}{P}_1$

$=(100\%-41.2\%)\×(-3.16-(-3.16-(-2.75))\÷(41.2\%-58.9\%)+(-3.16)$

$=-1.80\left(\mathrm{KPa}\right)$

ΔP₀′即为测量V003罐的油水界位差压变送的实际零点，ΔP₁₀₀′即为测量V003罐的油水界位差压变送器的量程。将V003罐的油水界位差压变送器LT003的实际零点调整为-4.12(KPa)，将V003罐的油水界位差压变送器LT003的量程调整为-1.80(KPa)，则变送器LT003的指示值与V003罐上的就地液位计指示油水界位完全一致。

在上述计算变送器的实际零点与实际量程时，并没有用到V003罐内的油的密度和水的密度也没有用到双法兰差压变送器毛细管内硅油的密度，也不需要测量正、负取压点至变送器的距离。此实例又一次印证了本发明方法是切实有效可行的，能够满足实际需要。

另外，利用本方法需要注意以下的事项：

1、要确保测量被测容器的液位(界位)差压变送器及就地液位计投用正常，从就地液位计读出的数据能真实地反映被测容器的液位或界位。

2、要在被测容器的液位或界位相对稳定时读取就地液位计的数据和变送器的数据，确保获得数据真实可靠。

3、要在读取就地液位计的数据的同时，读取智能差压变送器的正负压室的差压值，或记录变送器的指示值。理论上利用本方法，仅需要任意选取两组差压变送器正、负压室间的压差ΔP和相对应的实际液位(界位)h数据，在实际应用时可以多读取几组数据进行验证，以确保利用本方法计算的差压变送器的实际零点和实际量程的准确性，确保能满足实际生产过程的需要。

4、在读取就地液位计和变送器的数据时，仪表人员要与生产装置的工艺人员相互配合，所读取的数据一定要在生产装置允许波动的范围内。

5、由于本方法只能在生产装置运行时应用，故在利用本方法前，应采用传统的计算的方法计算差压变送器实际零点和实际量程，选取适当规格型号的差压变送器。若采用本方法计算差压变送器的实际零点与实际量程与利用原有技术方法计算的差压变送器的实际零点与实际量程差别较大，可能需要更换合适的差压变送器。(目前差压变送器的适用范围较宽，一般不需要更换)

6、在调整变送器的实际零点与实际量程前，若差压变送器处在自动调节控制回路中，须将控制回路改为手动，以免引起生产装置较大的波动；若差压变送器处在联锁保护回路中，须按规定解除联锁，以免引起生产装置不必要的停车。

7、当环境温度或生产工艺条件发生较大变化时，需要利用本发明方法重新计算差压变送器的实际零点与实际量程，以免差压变送器的指示液位(界位)与被测容器上的就地液位计指示液位(界位)出现较大的误差。

以上实例仅供说明本方法在实际生产中的应用，而并非是对本方法的限制，本领域科技人员，还可将本方法用于其它仪表调校。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取第一实际液位值和对应于所述第一实际液位值的所述差压变送器的正负压室的第一差压值；

获取第二实际液位值和对应于所述第二实际液位值的所述差压变送器的正负压室的第二差压值；

根据所述第一和第二实际液位值及第一和第二差压值确定所述差压变送器的实际零点和实际量程。

2.根据权利要求1所述的差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，其特征在于，通过以下公式确定所述差压变送器的实际零点和实际量程：

$\mathrm{\Δ}{P_0}^{\′}=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$\mathrm{\Δ}{P_{100}}^{\′}=(100\%+{h_1}^{\′})\×\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}+\mathrm{\Δ}{P}_1$

其中，所述ΔP₀′为所述差压变送器的实际零点，所述ΔP₁₀₀′为所述差压变送器的实际量程，所述h₁′为所述第一实际液位值的相对值，所述h₂′为所述第二实际液位值的相对值，所述ΔP₁为所述第一差压值，所述ΔP₂为所述第二压差值。

3.根据权利要求1所述的差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，其特征在于，所述第一和第二实际液位值通过与被测容器连接的就地液位计获取。

4.根据权利要求1所述的差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，其特征在于，所述差压变送器为非智能差压变送器，通过以下公式确定所述第一和第二差压值：

ΔP₁＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₁

ΔP₂＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₂

其中，所述ΔP₁为所述第一差压值，所述ΔP₂为所述第二差压值，所述ΔP₀为所述差压变送器的原有零点，所述ΔP₁₀₀为所述差压变送器的原有量程，所述h₁为所述差压变送器第一指示值的相对值，所述h₂为所述差压变送器第二指示值的相对值。

5.根据权利要求1所述的差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，其特征在于，所述差压变送器为智能差压变送器，通过智能通讯器的读数确定所述第一和第二差压值。

6.一种测量混合物界位的双法兰差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取第一实际界位值和对应于所述第一实际界位值的所述双法兰差压变送器的正负压室的第一差压值；

获取第二实际界位值和对应于所述第二实际界位值的所述双法兰差压变送器的正负压室的第二差压值；

根据所述第一和第二实际界位值及第一和第二差压值确定所述双法兰差压变送器的实际零点和实际量程。

7.根据权利要求6所述的测量混合物界位的双法兰差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，其特征在于，通过以下公式确定所述双法兰差压变送器的实际零点和实际量程：

$\mathrm{\Δ}{P_0}^{\′}=\mathrm{\Δ}{P}_1-\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}\×{h_1}^{\′}$

$\mathrm{\Δ}{P_{100}}^{\′}=(100\%+{h_1}^{\′})\×\frac{\mathrm{\Δ}{P}_1-\mathrm{\Δ}{P}_2}{{h_1}^{\′}-{h_2}^{\′}}+\mathrm{\Δ}{P}_1$

其中，所述ΔP₀′为所述双法兰差压变送器的实际零点，所述ΔP₁₀₀′为所述双法兰差压变送器的实际量程，所述h₁′为所述第一实际界位值的相对值，所述h₂′为所述第二实际界位值的相对值，所述ΔP₁为所述第一差压值，所述ΔP₂为所述第二压差值。

8.根据权利要求6所述的测量混合物界位的双法兰差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，其特征在于，所述第一和第二实际界位值通过与被测容器连接的就地液位计获取。

9.根据权利要求6所述的测量混合物界位的双法兰差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，其特征在于，所述双法兰差压变送器为非智能双法兰差压变送器，通过以下公式确定所述第一和第二差压值：

ΔP₁＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₁

ΔP₂＝ΔP₀+(ΔP₁₀₀-ΔP₀)×h₂

其中，所述ΔP₁为所述第一差压值，所述ΔP₂为所述第二差压值，所述ΔP₀为所述双法兰差压变送器的原有零点，所述ΔP₁₀₀为所述双法兰差压变送器的原有量程，所述h₁为所述双法兰差压变送器第一指示值的相对值，所述h₂为所述双法兰差压变送器第二指示值的相对值。

10.根据权利要求6所述的测量混合物界位的双法兰差压变送器的实际零点和实际量程的确定方法，其特征在于，所述双法兰差压变送器为智能双法兰差压变送器，通过智能通讯器的读数确定所述第一和第二差压值。

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