差壓液位變送器在油田中的應用及常見故障分析

摘要：油田的生產運行過程現已基本實現自動化，計量自控儀表是自動控制系統中的核心，而液位的高低直接影響生產的安全運行，所以對液位的檢測及控制尤其重要。差壓液位變送器在工業自動化中應用廣泛，也發揮著日益重要的作用。本文主要介紹了差壓變送器的工作原理、遷移方式，針對使用情況及生產中常見的幾種故障加以分析，提出了相應的處理方法，為以后日常維護和維修、使用范圍起到一定的參考作用。
 

1、差壓液位變送器的工作原理：

  基本原理：當容器內的液位高低發生變化時，由液柱重力作用產生的壓力也相應變化,差壓變送器就是基于此原理而工作的。

1~罐體 2~變送器 3~液位零點 4~法蘭 5~毛細管
 圖1 差壓液位變送器原理圖

由流體力學中的帕斯卡定律可知：
△P=P+~P~=ρ×g×H
 其中：P~被測介質產生的壓強ρ~被測介質的密度H~被測介質的垂直高度g~重力加速度，常數，9.8m/s²，通常取值為10m/s²通過公式變換可得：H= △P/（ ρ×g）
 
2、遷移方式：
 在油田實際生產中，由于受差壓變送器安裝位置不統一的影響，對差壓信號準確性的影響主要有兩個方面，一方面是被測液位的高低，另一方面是與液位高度無關的固定差壓。為了消除固定差變的影響，正確指示液位高度，就需要對零點進行遷移。
 
2.1、無遷移：
 差壓式液位計傳感器的正壓室與負壓室所承受的壓力來自容器內被測液體重力產生的靜壓。當容器內被測液體的密
度為ρ，則有：
正壓室：P+=P 內+ρgH
 
負壓室：P~=P 內
 
差壓：△P=ρgH測量上下限為0~ρgHmax。
2.2、正遷移：
 
由于差壓式液位變送器安裝位置低于容器底部的某一點上取壓點，且這一點距離容器底部的高度為h，工作中正壓室收到這一與容器內液位高度無關的固定壓力影響，則有：正壓室：P+=ρgH+ P 內+ ρgh
負壓室：P~=P 內
 
差 壓：△P=P+~P~=ρg(H + h)
 
測量上下限為ρgh~ ρg(Hmax + h)。
 
2.3、負遷移：
  在油田儀表施工過程中，雙法蘭液位變送器安裝以后，設其兩法蘭之間的距離為H，由于毛細管內傳遞壓力硅油的存在，
 
在其投運前負壓室收到這一固定壓力因素的影響，則有：正壓室：P+=ρgH+ P 內負壓室：P~=P 內+ ρ 硅gH
 
差 壓：△P=P+~P~=（ρ~ ρ 硅）gH 測量上下限為~ρ 硅gH ~ （ρ~ ρ 硅）gH 。
 
總之，零點遷移其本質沒有改變差壓液位計的量程，改變的只是上下限位置，目的就是能正確顯示出被測液體的液位。

3、常見故障分析及處理辦法：
  對現場差壓液位變送器的20 次故障進行統計，總結出5 方面問題。

3.1、液位顯示偏低或者負值：
  液位顯示值偏低或為負值的故障次數為8 次，占總故障率的40%。如果液位顯示液位偏低，說明負引壓管壓力偏低，或者正壓室有泄漏處。造成負引壓管壓力偏低，可能原因是負引壓管堵塞或者進液體了，這時需要清除賭賽物、排除液體；如果正壓室有泄漏，就要查找泄漏源，進行處理。

3.2、液位顯示值與實際值相差大：
  液位顯示上下波動或者與實際值相差大的故障次數為5次，概率為25%。原因可能是儀表與二次表量程不一致，這時需要更改二次表的量程；可能是被測介質的密度變化大，這時要重新設置參數，以實測介質密度為準。

3.3、液位顯示值固定不變：
  液位顯示固定不變的故障次數為3 次，概率為15%。如果顯示液位固定不變，說明容器正壓壓力沒有到達膜盒，或者被測值超出儀表范圍。壓力沒 到達膜盒可能是感壓部位受損或內部元件壞，需要維修或更換元器件；檢測值超出儀表量程，需要重新設定儀表量程。

3.4 液位顯示值偏高
液位顯示偏高的故障次數為2 次，概率為10%。顯示值偏高，說明負引壓管里的液體沒有達到所設定的遷移量，這時需要調節閥門使負壓部分的引壓管充滿液體，或者重新設置遷移量。

3.5、 零點漂移：
 零點漂移故障1 次，概率為5%。就是儀表內部參數受到生產環境的影響和干擾而發生了變化，就要停表重新對儀表的零點進行校準，并設置遷移量。

4、結語：
 
（1）通過對差壓液位變送器工作原理和遷移方式的理論學習，并結合對現場常見故障的統計和分析，能夠對生產中出現的故障進行準確、迅速的判斷，并能地解決出現的故障，保證生產的正常運行。
 
（2）差壓液位變送器結構簡單、性能穩定、精度較高且使用壽命較長，單價及維修費用較其他液位計低，可以廣泛應用于常壓容器及密閉容器的液位測量，為以后液位儀表的選型提供參考。