在工業(yè)化生產(chǎn)中，液位的高低直接影響生產(chǎn)的安全進(jìn)行，所以對液位的不間斷監(jiān)控尤其重要。差壓變送器正是由于不間斷測量的特性，而且適合各種復(fù)雜的工況，參數(shù)調(diào)節(jié)簡單方便，對現(xiàn)場環(huán)境要求較低，可以靈活調(diào)整測量高度，在測量液位中取得了廣泛的應(yīng)用。尤其是鍋爐在使用時，水位的高低是一項極其重要的指標(biāo)，過高過低都是危險的，所以要對水位進(jìn)行自動控制。目前，比較成熟測量水位是采用差壓變送器進(jìn)行測量，使水位保持在安全的范圍內(nèi)，同時使水位的變化轉(zhuǎn)化成一個標(biāo)準(zhǔn)電流輸出。
1 工作原理
差壓變送器的基本原理[1]是：將一個空間用敏感元件（如膜盒）分割為兩個壓室，即正壓室和負(fù)壓室；分別向兩個壓室中引入壓力時，傳感器在正壓和負(fù)壓的共同作用下，產(chǎn)生一定的位移或者位移的趨勢，這個位移（位移趨勢）與兩個壓室的壓力差成正比，通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路將位移量轉(zhuǎn)換為反應(yīng)差壓大小的標(biāo)準(zhǔn)的信號輸出，通常輸出的信號為標(biāo)準(zhǔn)的4～20ma電流信號。
在實際構(gòu)造中，敏感元件的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換方式、標(biāo)準(zhǔn)信號等都有很多種。結(jié)構(gòu)方面：有電阻應(yīng)變片、壓阻式、電感式、電容式、諧振式等，但一般情況下都采用壓阻式差壓變送器，因為它具有價格低、線性好、便于維修、遷移量大、較高的精度等特性。轉(zhuǎn)換方式：根據(jù)采用不同的傳感器會有不同的轉(zhuǎn)換方式，但可以肯定的是zui終都是轉(zhuǎn)換為電信號。標(biāo)準(zhǔn)信號：在目前生產(chǎn)中有電流信號、電壓信號兩種，通常采用的是4～20ma電流信號。
2 遷移方式
在實際測量中，變送器的安裝位置往往與被測液體的zui低液面不在同一位置，根據(jù)差壓變送器安裝位置或測量容器的不同，有正遷移、負(fù)遷移和無遷移3種[2,3]。
2.1 正遷移
變送器的正遷移適用于敞口或非敞口容器內(nèi)液位的測量。安裝時正壓室連接容器接口，負(fù)壓室與大氣或者低壓側(cè)相通。
假設(shè)容器為敞口容器，差壓變送器的位置比zui低液位低h距離，假設(shè)容器內(nèi)液體密度為ρ，容器內(nèi)液位高度為h，△p為變送器所受的壓力，則△p=ρgh+ρgh。
當(dāng)h=0時，△p=ρgh，差壓變送器正壓室存在一個靜壓力，壓力大小為ρgh，使其輸出電流信號大于4ma。
當(dāng)h = h m a x時，△p = ρ g h + ρ g h，變送器輸出大于20ma，所以必須把靜壓力ρgh消除掉，才能保證測量的液位高度與實際的液位相符，所以要對變送器進(jìn)行調(diào)校。
假設(shè)變送器的量程為40kpa，遷移量為20kpa，正常的調(diào)校方法為：將變送器水平放置在地面上，正壓側(cè)通入信號，負(fù)壓側(cè)接大氣，通入24v dc電源（必要情況下可在回路中串入250ω電阻），調(diào)整變送器壓力為20kpa時輸出信號大小為4ma，當(dāng)壓力為60kpa時輸出信號為20ma。由于現(xiàn)場儀表多屬于支持hart協(xié)議的智能型儀表，所以可直接用手持器對參數(shù)進(jìn)行更改設(shè)置。
2.2 負(fù)遷移
對于密閉的容器而言，在測量液位的同時又要保證內(nèi)部的介質(zhì)不能泄露，這時就要采取負(fù)遷移的措施來實現(xiàn)液位的測量。以蒸汽汽包為例，為了防止汽包內(nèi)的雜質(zhì)堵塞導(dǎo)壓管或者氣泡進(jìn)入正負(fù)壓室，在變送器和所測容器的中間要安裝隔離罐（隔離罐長度與取壓點距離相同），并沖入水（如果所測介質(zhì)具有腐蝕性，可在隔離罐中沖入）。
假設(shè)變送器正負(fù)壓室取壓管處于同一水平面，水的密度為ρ，汽包內(nèi)壓力為f，汽包正負(fù)壓取壓點距離為h（即所測zui大液位）。變送器所受靜壓力為△p（正負(fù)壓室壓力差）。
當(dāng)h=0時，p+=f，p_=ρgh+f，△p=p+－p_=f－ρghf=－ρgh，變送器負(fù)壓側(cè)存在一個靜壓力，壓力大小為ρgh，使得變送器的輸出小于4ma。
當(dāng)h=hmax時，p+=ρgh+f，p_=ρgh+f，△p=p+－p_=ρgh+f－ρh－f=0，變送器兩側(cè)差壓為0，輸出20ma；雖然滿量程時與實際液位相符，但當(dāng)液位高度h
2.3 無遷移
在正常生產(chǎn)下，現(xiàn)場的安裝位置不可能和壓變的正負(fù)壓處于同一位置，而且生產(chǎn)過程中無遷移的情況很少能滿足復(fù)雜的生產(chǎn)情況。所以使用無遷移的情況相比其他兩種要少，這里就不再過多敘述。
3 常見故障分析及解決辦法[4,5]
1）顯示偏高或偏低。如果顯示液位比實際液位偏低，說明容器正壓壓力沒有到達(dá)變送器膜盒，有可能正壓側(cè)與取壓點之間被堵，導(dǎo)致被測值偏低。這種情況只要清除正壓部分的雜質(zhì)即可恢復(fù)正常。如果偏高，說明負(fù)壓引壓管里面的液體沒有達(dá)到所設(shè)定的負(fù)遷移量（比如正常有6kpa，現(xiàn)在只有5kpa），只要調(diào)節(jié)閥門使負(fù)壓部分的引壓管充滿液體，達(dá)到6kpa即可。
2）顯示上下波動頻繁。出現(xiàn)上下波動，很有可能是負(fù)壓室引壓管里有汽包，導(dǎo)致負(fù)壓部分壓力不穩(wěn)定，只要排出氣泡并重新充滿液體即可。
3）零點漂移。由于生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境可能對變送器產(chǎn)生一定的干擾，從而導(dǎo)致變送器內(nèi)部所設(shè)定的參數(shù)發(fā)生變化，如果在重復(fù)1）、2）之后不能解決問題，就有必要停表檢查變送器的零點并校正。輕微的漂移并不影響實際的測量值。