差压液位变送器在油田中的应用及常见故障分析

摘要：油田的生产运行过程现已基本实现自动化，计量自控仪表是自动控制系统中的核心，而液位的高低直接影响生产的安全运行，所以对液位的检测及控制尤其重要。差压液位变送器在工业自动化中应用广泛，也发挥着日益重要的作用。本文主要介绍了差压变送器的工作原理、迁移方式，针对使用情况及生产中常见的几种故障加以分析，提出了相应的处理方法，为以后日常维护和维修、使用范围起到一定的参考作用。
 

1、差压液位变送器的工作原理：

  基本原理：当容器内的液位高低发生变化时，由液柱重力作用产生的压力也相应变化,差压变送器就是基于此原理而工作的。

1~罐体 2~变送器 3~液位零点 4~法兰 5~毛细管
 图1 差压液位变送器原理图

由流体力学中的帕斯卡定律可知：
△P=P+~P~=ρ×g×H
 其中：P~被测介质产生的压强ρ~被测介质的密度H~被测介质的垂直高度g~重力加速度，常数，9.8m/s²，通常取值为10m/s²通过公式变换可得：H= △P/（ ρ×g）
 
2、迁移方式：
 在油田实际生产中，由于受差压变送器安装位置不统一的影响，对差压信号准确性的影响主要有两个方面，一方面是被测液位的高低，另一方面是与液位高度无关的固定差压。为了消除固定差变的影响，正确指示液位高度，就需要对零点进行迁移。
 
2.1、无迁移：
 差压式液位计传感器的正压室与负压室所承受的压力来自容器内被测液体重力产生的静压。当容器内被测液体的密
度为ρ，则有：
正压室：P+=P 内+ρgH
 
负压室：P~=P 内
 
差压：△P=ρgH测量上下限为0~ρgHmax。
2.2、正迁移：
 
由于差压式液位变送器安装位置低于容器底部的某一点上取压点，且这一点距离容器底部的高度为h，工作中正压室收到这一与容器内液位高度无关的固定压力影响，则有：正压室：P+=ρgH+ P 内+ ρgh
负压室：P~=P 内
 
差 压：△P=P+~P~=ρg(H + h)
 
测量上下限为ρgh~ ρg(Hmax + h)。
 
2.3、负迁移：
  在油田仪表施工过程中，双法兰液位变送器安装以后，设其两法兰之间的距离为H，由于毛细管内传递压力硅油的存在，
 
在其投运前负压室收到这一固定压力因素的影响，则有：正压室：P+=ρgH+ P 内负压室：P~=P 内+ ρ 硅gH
 
差 压：△P=P+~P~=（ρ~ ρ 硅）gH 测量上下限为~ρ 硅gH ~ （ρ~ ρ 硅）gH 。
 
总之，零点迁移其本质没有改变差压液位计的量程，改变的只是上下限位置，目的就是能正确显示出被测液体的液位。

3、常见故障分析及处理办法：
  对现场差压液位变送器的20 次故障进行统计，总结出5 方面问题。

3.1、液位显示偏低或者负值：
  液位显示值偏低或为负值的故障次数为8 次，占总故障率的40%。如果液位显示液位偏低，说明负引压管压力偏低，或者正压室有泄漏处。造成负引压管压力偏低，可能原因是负引压管堵塞或者进液体了，这时需要清除赌赛物、排除液体；如果正压室有泄漏，就要查找泄漏源，进行处理。

3.2、液位显示值与实际值相差大：
  液位显示上下波动或者与实际值相差大的故障次数为5次，概率为25%。原因可能是仪表与二次表量程不一致，这时需要更改二次表的量程；可能是被测介质的密度变化大，这时要重新设置参数，以实测介质密度为准。

3.3、液位显示值固定不变：
  液位显示固定不变的故障次数为3 次，概率为15%。如果显示液位固定不变，说明容器正压压力没有到达膜盒，或者被测值超出仪表范围。压力没 到达膜盒可能是感压部位受损或内部元件坏，需要维修或更换元器件；检测值超出仪表量程，需要重新设定仪表量程。

3.4 液位显示值偏高
液位显示偏高的故障次数为2 次，概率为10%。显示值偏高，说明负引压管里的液体没有达到所设定的迁移量，这时需要调节阀门使负压部分的引压管充满液体，或者重新设置迁移量。

3.5、 零点漂移：
 零点漂移故障1 次，概率为5%。就是仪表内部参数受到生产环境的影响和干扰而发生了变化，就要停表重新对仪表的零点进行校准，并设置迁移量。

4、结语：
 
（1）通过对差压液位变送器工作原理和迁移方式的理论学习，并结合对现场常见故障的统计和分析，能够对生产中出现的故障进行准确、迅速的判断，并能地解决出现的故障，保证生产的正常运行。
 
（2）差压液位变送器结构简单、性能稳定、精度较高且使用寿命较长，单价及维修费用较其他液位计低，可以广泛应用于常压容器及密闭容器的液位测量，为以后液位仪表的选型提供参考。