壓力式液位計應(yīng)用于各種罐體測量的方案及計算方式

壓力式液位計可用于建立河流，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)。變送器測量這種靜水壓頭并提供較終的液位。為了獲得準確的讀數(shù)，測量裝置必須位于想要測量的較低點; 通常安裝或放置在容器的底部。

在測量液位時，必須考慮比重�？紤]以下等式：

    H = P / SG或P = SG?H

H - 被測液體的高度（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)計算自：測量的介質(zhì)密度÷4°C時水的密度。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8英寸深的水容器。水的比重為1.00。要計算容器底部的靜水壓力，請考慮：

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對液位測量產(chǎn)生重大影響。在進行精確的液位測量時，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。

以下是進行精確液位測量的不同建議。

通風(fēng)/開放式坦克
這是在水平測量中考慮的較簡單的情況。通風(fēng)/開放式儲罐包括高架，地埋和地上儲罐，其具有開放的通風(fēng)口或使介質(zhì)暴露于當?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于0.43356 PSI，因此施加在水箱底部和壓力式液位計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，以便獲得準確的液位測量。

在選擇用于測量通風(fēng)/開放式水箱中液位的變送器時，在安裝時應(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，批準的產(chǎn)品是必不可少的，還是污染問題？介質(zhì)是否與標準材料兼容，或者是否需要可選的接液部件？

如果這是一個衛(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，可以匹配您當前的設(shè)計或焊接適配器，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型是進行液位測量的較簡單，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)罐實例中所示的技術(shù)獲得精確的液位測量。氣體壓力的增加意味著更高的液位，這是錯誤的。

一種技術(shù)和較準確的是利用差壓傳感器（DP）。該裝置將精確測量液位，同時抵消氣墊壓力效應(yīng)。一個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）將測量燃氣壓力與組合燃氣之間的差異。液位壓力。這僅留下液位測量值（這種情況下氣壓不是問題）。

帶密封壓力式液位計的密封罐。

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)行此測量時需要考慮許多預(yù)防措施和變量。雙方的腿是否會暴露在不同的溫度下？每條腿應(yīng)該多長時間？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，通過充油毛細管使用兩個遠程密封件。DP的低側(cè)密封安裝在20英尺深的水上方并進入氣墊區(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型號上的呼吸器不是必需的。第二臺變送器，例如Viatran的570型，將安裝在油箱頂部，僅測量氣墊。然后將這兩個信號饋入能夠減去這兩個信號的電路。結(jié)果只是液位讀數(shù)。這種技術(shù)不如使用DP那么準確，但是在空間和安裝成為問題的情況下，這通常會產(chǎn)生可接受的結(jié)果。

具有改變介質(zhì)密度的通風(fēng)或開放式儲罐
一些制造商使用單個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行精確的液位測量是困難的。

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量。如圖5所示，將DP的兩條腿安裝一段已知的距離將測量這兩點之間的靜水壓頭，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)中的準確水平讀數(shù)。

我們假設(shè)有一個30英尺高的水箱，里面裝滿了20英尺長的水。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，則輸出將相當于12英寸WC或0.43356 PSI。了解這一點，您現(xiàn)在可以計算除水之外的液體的比重。

例如，讓我們假設(shè)一個人有一個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的輸出對應(yīng)于9.84英寸的水柱讀數(shù)。請記住，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4-20 mA輸出，將這些輸出相乘，得到的4-20 mA相當于適當?shù)碾娖健?/p>

這個例子表明，即使有密度波動，人們?nèi)匀豢梢垣@得精確的液位測量。

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行精確液位測量的兩個DP單元。

第一個DP安裝在加壓密封罐中。低側(cè)檢測氣墊，高側(cè)檢測液位和氣囊壓力的組合（DP1）。該DP的結(jié)果僅是靜壓測量。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DP（DP2），它的兩條腿在這個垂直槽的側(cè)面相距12英寸。然后可以計算比重。一旦知道SG，就用數(shù)學(xué)板和兩個DP信號乘以靜壓�，F(xiàn)在可以在具有改變比重的加壓罐中獲得精確的液位測量。

這些只是可用于解決液位測量要求的不同技術(shù)的一些一般示例。

Viatran提供多種差壓變送器，可精確實現(xiàn)液位測量; 型號274,374,276,376,571,574或IDP10，范圍從0.5英寸WCD到3000 PSID，以及遠程密封，毛細管和一系列填充液，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。對于衛(wèi)生應(yīng)用，可以使用型號350,351或359。