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差壓變送器工作原理

來(lái)源:北京艾凡鵬儀表有限公司   2021年12月10日 14:57  

簡(jiǎn)介編輯差壓變送器用于防止管道中的介質(zhì)直接進(jìn)入變送器里,感壓膜片與變送器之間靠注滿流體的毛細(xì)管連接起來(lái)。它用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽的液位、流量和壓力,然后將其轉(zhuǎn)變成4~20mA DC信號(hào)輸出。圖封面為國(guó)產(chǎn)品牌的3051差壓變送器。

差壓變送器適用于下述幾種測(cè)控情況:

●高溫下粘稠介質(zhì)

●易結(jié)晶的介質(zhì)
●帶有固體顆?;驊腋∥锏某恋硇越橘|(zhì)

●強(qiáng)腐蝕或劇毒性介質(zhì)

可消除導(dǎo)壓管泄漏污染周?chē)h(huán)境現(xiàn)象的發(fā)生;可免去采用隔離液時(shí),因測(cè)量信號(hào)的不穩(wěn)定,需要經(jīng)常補(bǔ)充隔離液的繁瑣工作。

●連續(xù)**測(cè)量界面和密度

遠(yuǎn)傳裝置可避免不同瞬間介質(zhì)的交混,從而使測(cè)量結(jié)果真實(shí)地反映過(guò)程變化的實(shí)際情況。

●衛(wèi)生清潔要求很高的場(chǎng)合

如食品、飲料和醫(yī)藥工業(yè)生產(chǎn)中,不僅要求變送器接觸介質(zhì)部位符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),并且應(yīng)便于沖洗,以

防止不同介質(zhì)交叉污染。

3設(shè)計(jì)原理編輯顧名思義差壓變送器所測(cè)量的結(jié)果是壓強(qiáng)差,即△P=ρg△h。而由于油罐往往是圓柱形,其截面圓的面積S是不變的,那么,重力G=△P·S=ρg△h·S,S不變,G與△P成正比關(guān)系。即只要準(zhǔn)確地檢測(cè)出△P值,與高度△h成反比,在溫度變化時(shí),雖然油品體積膨脹或縮小,實(shí)際液位升高或降低,所檢測(cè)到的壓力始終是保持不變的。如果用戶需要顯示實(shí)際液位,也可以引入介質(zhì)溫度補(bǔ)償予以解決。
4相關(guān)參數(shù)編輯使用對(duì)象:液體、氣體和蒸汽

測(cè)量范圍:0~0.1kPa至0~40MPa

輸出信號(hào):4~20mA DC(特殊可為四線制220V AC供電,0~10mA DC輸出)

供電電源:12~45V DC,一般為24V DC

負(fù)載特性:與供電電源有關(guān),在某一電源電壓時(shí)帶負(fù)載能力見(jiàn)圖2,負(fù)載阻抗RL與電源電壓Vs關(guān)系式為:RL≤50(Vs一12)

指示表:指針式線性指示0~99%刻度或LCD液晶式顯示。

防爆: 隔爆型 ExdIICT6

量程和零點(diǎn):外部連續(xù)可調(diào)

正負(fù)遷移:零點(diǎn)經(jīng)過(guò)正遷移或負(fù)遷移后,量程、測(cè)量范圍的上限值和下限值的優(yōu)良值,

均不能超過(guò)測(cè)量范圍上限的99%。(智能型:量程比15:1)*大正遷移量為*小調(diào)校量程的500%;*大負(fù)遷移量為*小調(diào)校量程的600%。

溫度范圍:放大器工作溫度范圍:--29~+93℃(LT型為:--25~+70℃)。

灌充硅油的測(cè)量元件:-40~+104℃

法蘭式變送器灌充高溫硅油時(shí):-20~+315℃,普通硅油:-40~+149℃

靜壓:4、10、25、32MPa

濕度:相對(duì)濕度為5~95%

容積吸取量:<0.16cm3

阻尼(階躍響應(yīng)):充硅油時(shí),一般在0.2s到1.67s之間連續(xù)可調(diào)。

**度: ±0.2%

死區(qū):無(wú)(≤0.1%)

穩(wěn)定性:六個(gè)月內(nèi)(智能型為一年)不超過(guò)*大量程的基本誤差優(yōu)良值

振動(dòng)影響:在任意軸向上,振動(dòng)頻率為200Hz時(shí),誤差為測(cè)量范圍上限的±0.05%/g

電源影響:小于輸出量程的0.005%/V

負(fù)載影響:電源如果穩(wěn)定,則負(fù)載沒(méi)有影響。

5注意事項(xiàng)編輯1:切勿用高于36V電壓加到變送器上,導(dǎo)致變送器損壞;

2:切勿用硬物碰觸膜片,導(dǎo)致隔離膜片損壞;

3:被測(cè)介質(zhì)不允許結(jié)冰,否則將損傷傳感器元件隔離膜片,導(dǎo)致變送器損壞,必要時(shí)需對(duì)變送器進(jìn)行溫度保護(hù),以防結(jié)冰;

4:在測(cè)量蒸汽或其他高溫介質(zhì)時(shí),其溫度不應(yīng)超過(guò)變送器使用時(shí)的極限溫度,高于變送器使用的極限溫度必須使用散熱裝置;

5:測(cè)量蒸汽或其他高溫介質(zhì)時(shí),應(yīng)使用散熱管,使變送器和管道連在一起,并使用管道上的壓力傳至變壓器。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為水蒸氣時(shí),散熱管中要注入適量的水,以防過(guò)熱蒸汽直接與變送器接觸,損壞傳感器;

6:在壓力傳輸過(guò)程中,應(yīng)注意以下幾點(diǎn),

a、變送器與散熱管連接處,切勿漏氣;

b、開(kāi)始使用前,如果閥門(mén)是關(guān)閉的,則使用時(shí),應(yīng)該非常小心、緩慢地打開(kāi)閥門(mén),以免被測(cè)介質(zhì)直接沖擊傳感器膜片,從而損壞傳感器膜片;

c、管路中必須保持暢通,管道中的沉積物會(huì)彈出,并損壞傳感器膜片;

故障分析

1. 調(diào)查法:

回顧故障發(fā)生前的打火、冒煙、異味、供電變化、雷擊、潮濕、 誤操作、誤維修。

2. 直觀法:

觀察回路的外部損傷、導(dǎo)壓管的泄漏,回路的過(guò)熱,供電開(kāi)關(guān)狀態(tài)等。

3. 檢測(cè)法:

1) 斷路檢測(cè):將懷疑有故障的部分與其它部分分開(kāi)來(lái),查看故障是否消失,如果消失,則確定故障所在,否則可進(jìn)下步查找,如:智能差壓變送器不能正常Hart遠(yuǎn)程通訊,可將電源從表體上斷開(kāi),用現(xiàn)場(chǎng)另加電源的方法為變送器通電進(jìn)行通訊,以查看是否電纜是否疊加約2kHz的電磁信號(hào)而干擾通訊。

2) 短路檢測(cè):在保證安全的情況下,將相關(guān)部分回路直接短接,如:差變送器輸出值偏小,可將導(dǎo)壓管斷開(kāi),從一次取壓閥外直接將差壓信號(hào)直接引到差壓變送器雙側(cè),觀察變送器輸出,以判斷導(dǎo)壓管路的堵、漏的連通性。

3) 替換檢測(cè):將懷疑有故障的部分更換,判斷故障部位。如:懷疑變送器電路板發(fā)生故障,可臨時(shí)更換一塊,以確定原因。

4)分部檢測(cè):將測(cè)量回路分割成幾個(gè)部分,如:供電電源、信號(hào)輸出、信號(hào)變送、信號(hào)檢測(cè),按分部分檢查,由簡(jiǎn)至繁,由表及里,縮小范圍,找出故障位置。


故障調(diào)試步驟

1、查看差壓變送器的電源是否接反了,電源正負(fù)極是不是接正確了。

2、測(cè)量變送器的供電電源,是否有24V直流電壓;必須保證供給變送器的電源電壓≥12V(即變送器電源輸入端電壓≥12V)。如果沒(méi)有電源則應(yīng)檢查回路是否斷線、檢測(cè)儀表是否選取錯(cuò)誤(輸入阻抗應(yīng)≤250Ω)等等。

3、如果壓力變送器是帶表頭的,需要檢查表頭是否損壞(可以先將表頭的兩根線短路,如果短路后正常,則說(shuō)明是表頭損壞),如果是表頭損壞,則需另?yè)Q表頭。

4、如果是差壓壓力變送器出現(xiàn)問(wèn)題,可將電流表串入24V電源回路中,檢查電流是否正常。如果正常則說(shuō)明變送器正常,此時(shí)應(yīng)檢查回路中其他儀表是否正常。

5、電源是否接在變送器電源輸入端,把電源線接在電源接線端口上。

故障檢測(cè)

在檢測(cè)差壓變送器故障時(shí)應(yīng)該了解,差壓變送器的工作原理,才能讓我們更方便、快捷的找出原因。

差壓變送器工作原理:來(lái)自雙側(cè)導(dǎo)壓管的差壓直接作用于變送器傳感器雙側(cè)隔離膜片上,通過(guò)膜片內(nèi)的密封液傳導(dǎo)至測(cè)量元件上,測(cè)量元件將測(cè)得的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的電信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)換器,經(jīng)過(guò)放大等處理變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出。

差壓變送器的幾種常見(jiàn)、實(shí)用測(cè)量方式:

1、與節(jié)流元件相結(jié)合,利用節(jié)流元件的前后產(chǎn)生的差壓值測(cè)量液體流量。

2、利用液體自身重力產(chǎn)生的壓力差,測(cè)量液體的高度。

3、直接測(cè)量不同管道、罐體液體的壓力差值。

變送器在測(cè)量過(guò)程中,常常會(huì)出現(xiàn)一些故障,故障的及時(shí)判定分析和處理,對(duì)正在進(jìn)行了生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。我們根據(jù)日常維護(hù)中的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)歸納了一些判定分析方法和分析流程。[3]

現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

常規(guī)差壓變送器的校準(zhǔn):

先將阻尼調(diào)至零狀態(tài),先調(diào)零點(diǎn),然后加滿度壓力調(diào)滿量程,使輸出為20mA, 在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校講的是快,在此介紹零點(diǎn)、量程的快速調(diào)校法。調(diào)零點(diǎn)時(shí)對(duì)滿度幾乎沒(méi)有影響,但調(diào)滿度時(shí)對(duì)零點(diǎn)有影響,在不帶遷移時(shí)其影響約為量程調(diào)整量的1/5,即量程向上調(diào)整1mA,零點(diǎn)將向上移動(dòng)約0.2mA,反之亦然。例如:輸入滿量程壓力為100Kpa, 該讀數(shù)為19.900mA, 調(diào)量程電位器使輸出為19.900+(20.000-19.900)×1.25=20.025mA. 量程增加0.125mA,則零點(diǎn)增加1/5×0.125=0.025. 調(diào)零點(diǎn)電位器使輸出為20.000mA. 零點(diǎn)和滿量程調(diào)校正常后,再檢查中間各刻度,看其是否超差?必要時(shí)進(jìn)行微調(diào)。然后進(jìn)行遷移、線性、阻尼的調(diào)整工作。

智能差壓變送器的校準(zhǔn)

用上述的常規(guī)方法對(duì)智能變送器進(jìn)行校準(zhǔn)是不行的,因?yàn)檫@是由HART變送器結(jié)構(gòu)原理所決定了。因?yàn)橹悄茏兯推髟谳斎雺毫υ春彤a(chǎn)生的4-20mA電流信號(hào)之間,除機(jī)械、電路外,還有微處理芯片對(duì)輸入數(shù)據(jù)的運(yùn)算工作,因此調(diào)校與常規(guī)方法有所區(qū)別。實(shí)際上廠家對(duì)智能變送器的校準(zhǔn)也是有說(shuō)明的,如ABB的變送器,對(duì)校準(zhǔn)就有:“設(shè)定量程”、“重定量程”、“微調(diào)”之分。其中“設(shè)定量程”操作主要是通過(guò)LRV、URV的數(shù)字設(shè)定來(lái)完成配置工作,而“重定量程"操作則要求將變送器連接到標(biāo)準(zhǔn)壓力源上,通過(guò)一系列指令引導(dǎo),由變送器直接感應(yīng)實(shí)際壓力并對(duì)數(shù)值進(jìn)行設(shè)置。而量程的初始、*終設(shè)置直接取決于真實(shí)的壓力輸入值。但要看到盡管變送器的模擬輸出與所用的輸入值關(guān)系正確,但過(guò)程值的數(shù)字讀數(shù)顯示的數(shù)值會(huì)略有不同,這可通過(guò)微調(diào)項(xiàng)來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。由于各部分既要單獨(dú)調(diào)校又必需要聯(lián)調(diào),因此實(shí)際校準(zhǔn)時(shí)可按以下步驟進(jìn)行:

1.先做一次4-20mA微調(diào),用以校正變送器內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換器,由于其不涉及傳感部件,無(wú)需外部壓力信號(hào)源。

2.再做一次全程微調(diào),使4-20mA、數(shù)字讀數(shù)與實(shí)際施加的壓力信號(hào)相吻合,因此需要壓力信號(hào)源。

3.*后做重定量程,通過(guò)調(diào)整使模擬輸出4-20mA與外加的壓力信號(hào)源相吻合,其作用與變送器外殼上的調(diào)零(Z)、調(diào)量程(R)開(kāi)關(guān)的作用*相同。

如何選擇

差壓變送器是測(cè)量工藝管道或罐體中介質(zhì)的壓力差,并且通過(guò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、開(kāi)方將測(cè)量的差壓值轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸出。選擇差壓變送器需要知道如下的參數(shù):

1、差壓值

2、介質(zhì)

3、介質(zhì)的工作壓力

4、介質(zhì)的工作溫度

5、是智能還是模擬

選型依據(jù)

⑴測(cè)量范圍、需要的精度及測(cè)量功能;

⑵測(cè)量?jī)x表面對(duì)的環(huán)境,如石油化工的工業(yè)環(huán)境,有可熱(有毒)和爆炸危險(xiǎn)氣氛的存在,有較高的環(huán)境溫度等;

⑶被測(cè)介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和狀態(tài),如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、粘稠、易凝固結(jié)晶和汽化等工況;

⑷操作條件的變化,如介質(zhì)溫度、壓力、濃度的變化。有時(shí)還要考慮到從開(kāi)車(chē)到參數(shù)達(dá)到正常生產(chǎn)時(shí),氣相和液相濃度和密度的變化;

⑸被測(cè)對(duì)象容器的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、容器內(nèi)的設(shè)備附件及各種進(jìn)出口料管口都要考慮,如塔、溶液槽、反應(yīng)器、鍋爐汽包、立罐、球罐等;

⑹其它要求,如環(huán)保及衛(wèi)生等要求;

⑺工程儀表選型要有統(tǒng)一的考慮,要求盡可能地減少規(guī)格品種,減少備品備件,以利管理;

⑻實(shí)際的工藝情況:

①要看介質(zhì)的物化性質(zhì)及潔凈程度,優(yōu)選常規(guī)的差壓變送器及浮筒式液位變送器,還要對(duì)接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)進(jìn)行選擇;

② 對(duì)有些懸浮物、泡沫等介質(zhì)可用單法蘭式差壓變送器。有些易析出、易結(jié)晶的用插入式雙法蘭差壓變送器;

③考慮被測(cè)對(duì)象是屬于哪一類(lèi)設(shè)備。如槽、罐類(lèi),槽的容積較小,測(cè)量的范圍不會(huì)太大,罐的容積較大,測(cè)量的范圍可能較大;

④對(duì)高黏度介質(zhì)的液位及高壓設(shè)備的液位,由于設(shè)備無(wú)法開(kāi)孔,可選用射頻液位計(jì)來(lái)測(cè)量;

⑤除了測(cè)量方法上和技術(shù)上問(wèn)題以外,還有儀表的投資問(wèn)題。

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