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差压变送器工作原理

更新时间:2021-12-10      点击次数:982

简介编辑差压变送器用于防止管道中的介质直接进入变送器里,感压膜片与变送器之间靠注满流体的毛细管连接起来。它用于测量液体、气体或蒸汽的液位、流量和压力,然后将其转变成4~20mA DC信号输出。图封面为国产品牌的3051差压变送器。

差压变送器适用于下述几种测控情况:

●高温下粘稠介质

●易结晶的介质
●带有固体颗粒或悬浮物的沉淀性介质

●强腐蚀或剧毒性介质

可消除导压管泄漏污染周围环境现象的发生;可免去采用隔离液时,因测量信号的不稳定,需要经常补充隔离液的繁琐工作。

●连续**测量界面和密度

远传装置可避免不同瞬间介质的交混,从而使测量结果真实地反映过程变化的实际情况。

●卫生清洁要求很高的场合

如食品、饮料和医药工业生产中,不仅要求变送器接触介质部位符合卫生标准,并且应便于冲洗,以

防止不同介质交叉污染。

3设计原理编辑顾名思义差压变送器所测量的结果是压强差,即△P=ρg△h。而由于油罐往往是圆柱形,其截面圆的面积S是不变的,那么,重力G=△P·S=ρg△h·S,S不变,G与△P成正比关系。即只要准确地检测出△P值,与高度△h成反比,在温度变化时,虽然油品体积膨胀或缩小,实际液位升高或降低,所检测到的压力始终是保持不变的。如果用户需要显示实际液位,也可以引入介质温度补偿予以解决。
4相关参数编辑使用对象:液体、气体和蒸汽

测量范围:0~0.1kPa至0~40MPa

输出信号:4~20mA DC(特殊可为四线制220V AC供电,0~10mA DC输出)

供电电源:12~45V DC,一般为24V DC

负载特性:与供电电源有关,在某一电源电压时带负载能力见图2,负载阻抗RL与电源电压Vs关系式为:RL≤50(Vs一12)

指示表:指针式线性指示0~99%刻度或LCD液晶式显示。

防爆: 隔爆型 ExdIICT6

量程和零点:外部连续可调

正负迁移:零点经过正迁移或负迁移后,量程、测量范围的上限值和下限值的优良值,

均不能超过测量范围上限的99%。(智能型:量程比15:1)*大正迁移量为*小调校量程的500%;*大负迁移量为*小调校量程的600%。

温度范围:放大器工作温度范围:--29~+93℃(LT型为:--25~+70℃)。

灌充硅油的测量元件:-40~+104℃

法兰式变送器灌充高温硅油时:-20~+315℃,普通硅油:-40~+149℃

静压:4、10、25、32MPa

湿度:相对湿度为5~95%

容积吸取量:<0.16cm3

阻尼(阶跃响应):充硅油时,一般在0.2s到1.67s之间连续可调。

**度: ±0.2%

死区:无(≤0.1%)

稳定性:六个月内(智能型为一年)不超过*大量程的基本误差优良值

振动影响:在任意轴向上,振动频率为200Hz时,误差为测量范围上限的±0.05%/g

电源影响:小于输出量程的0.005%/V

负载影响:电源如果稳定,则负载没有影响。

5注意事项编辑1:切勿用高于36V电压加到变送器上,导致变送器损坏;

2:切勿用硬物碰触膜片,导致隔离膜片损坏;

3:被测介质不允许结冰,否则将损伤传感器元件隔离膜片,导致变送器损坏,必要时需对变送器进行温度保护,以防结冰;

4:在测量蒸汽或其他高温介质时,其温度不应超过变送器使用时的极限温度,高于变送器使用的极限温度必须使用散热装置;

5:测量蒸汽或其他高温介质时,应使用散热管,使变送器和管道连在一起,并使用管道上的压力传至变压器。当被测介质为水蒸气时,散热管中要注入适量的水,以防过热蒸汽直接与变送器接触,损坏传感器;

6:在压力传输过程中,应注意以下几点,

a、变送器与散热管连接处,切勿漏气;

b、开始使用前,如果阀门是关闭的,则使用时,应该非常小心、缓慢地打开阀门,以免被测介质直接冲击传感器膜片,从而损坏传感器膜片;

c、管路中必须保持畅通,管道中的沉积物会弹出,并损坏传感器膜片;

故障分析

1. 调查法:

回顾故障发生前的打火、冒烟、异味、供电变化、雷击、潮湿、 误操作、误维修。

2. 直观法:

观察回路的外部损伤、导压管的泄漏,回路的过热,供电开关状态等。

3. 检测法:

1) 断路检测:将怀疑有故障的部分与其它部分分开来,查看故障是否消失,如果消失,则确定故障所在,否则可进下步查找,如:智能差压变送器不能正常Hart远程通讯,可将电源从表体上断开,用现场另加电源的方法为变送器通电进行通讯,以查看是否电缆是否叠加约2kHz的电磁信号而干扰通讯。

2) 短路检测:在保证安全的情况下,将相关部分回路直接短接,如:差变送器输出值偏小,可将导压管断开,从一次取压阀外直接将差压信号直接引到差压变送器双侧,观察变送器输出,以判断导压管路的堵、漏的连通性。

3) 替换检测:将怀疑有故障的部分更换,判断故障部位。如:怀疑变送器电路板发生故障,可临时更换一块,以确定原因。

4)分部检测:将测量回路分割成几个部分,如:供电电源、信号输出、信号变送、信号检测,按分部分检查,由简至繁,由表及里,缩小范围,找出故障位置。


故障调试步骤

1、查看差压变送器的电源是否接反了,电源正负极是不是接正确了。

2、测量变送器的供电电源,是否有24V直流电压;必须保证供给变送器的电源电压≥12V(即变送器电源输入端电压≥12V)。如果没有电源则应检查回路是否断线、检测仪表是否选取错误(输入阻抗应≤250Ω)等等。

3、如果压力变送器是带表头的,需要检查表头是否损坏(可以先将表头的两根线短路,如果短路后正常,则说明是表头损坏),如果是表头损坏,则需另换表头。

4、如果是差压压力变送器出现问题,可将电流表串入24V电源回路中,检查电流是否正常。如果正常则说明变送器正常,此时应检查回路中其他仪表是否正常。

5、电源是否接在变送器电源输入端,把电源线接在电源接线端口上。

故障检测

在检测差压变送器故障时应该了解,差压变送器的工作原理,才能让我们更方便、快捷的找出原因。

差压变送器工作原理:来自双侧导压管的差压直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上,通过膜片内的密封液传导至测量元件上,测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转换器,经过放大等处理变为标准电信号输出。

差压变送器的几种常见、实用测量方式:

1、与节流元件相结合,利用节流元件的前后产生的差压值测量液体流量。

2、利用液体自身重力产生的压力差,测量液体的高度。

3、直接测量不同管道、罐体液体的压力差值。

变送器在测量过程中,常常会出现一些故障,故障的及时判定分析和处理,对正在进行了生产来说是至关重要的。我们根据日常维护中的经验,总结归纳了一些判定分析方法和分析流程。[3]

现场校准

常规差压变送器的校准:

先将阻尼调至零状态,先调零点,然后加满度压力调满量程,使输出为20mA, 在现场调校讲的是快,在此介绍零点、量程的快速调校法。调零点时对满度几乎没有影响,但调满度时对零点有影响,在不带迁移时其影响约为量程调整量的1/5,即量程向上调整1mA,零点将向上移动约0.2mA,反之亦然。例如:输入满量程压力为100Kpa, 该读数为19.900mA, 调量程电位器使输出为19.900+(20.000-19.900)×1.25=20.025mA. 量程增加0.125mA,则零点增加1/5×0.125=0.025. 调零点电位器使输出为20.000mA. 零点和满量程调校正常后,再检查中间各刻度,看其是否超差?必要时进行微调。然后进行迁移、线性、阻尼的调整工作。

智能差压变送器的校准

用上述的常规方法对智能变送器进行校准是不行的,因为这是由HART变送器结构原理所决定了。因为智能变送器在输入压力源和产生的4-20mA电流信号之间,除机械、电路外,还有微处理芯片对输入数据的运算工作,因此调校与常规方法有所区别。实际上厂家对智能变送器的校准也是有说明的,如ABB的变送器,对校准就有:“设定量程"、“重定量程"、“微调"之分。其中“设定量程"操作主要是通过LRV、URV的数字设定来完成配置工作,而“重定量程"操作则要求将变送器连接到标准压力源上,通过一系列指令引导,由变送器直接感应实际压力并对数值进行设置。而量程的初始、*终设置直接取决于真实的压力输入值。但要看到尽管变送器的模拟输出与所用的输入值关系正确,但过程值的数字读数显示的数值会略有不同,这可通过微调项来进行校准。由于各部分既要单独调校又必需要联调,因此实际校准时可按以下步骤进行:

1.先做一次4-20mA微调,用以校正变送器内部的D/A转换器,由于其不涉及传感部件,无需外部压力信号源。

2.再做一次全程微调,使4-20mA、数字读数与实际施加的压力信号相吻合,因此需要压力信号源。

3.*后做重定量程,通过调整使模拟输出4-20mA与外加的压力信号源相吻合,其作用与变送器外壳上的调零(Z)、调量程(R)开关的作用*相同。

如何选择

差压变送器是测量工艺管道或罐体中介质的压力差,并且通过数据的转换、开方将测量的差压值转换成电流信号输出。选择差压变送器需要知道如下的参数:

1、差压值

2、介质

3、介质的工作压力

4、介质的工作温度

5、是智能还是模拟

选型依据

⑴测量范围、需要的精度及测量功能;

⑵测量仪表面对的环境,如石油化工的工业环境,有可热(有毒)和爆炸危险气氛的存在,有较高的环境温度等;

⑶被测介质的物理化学性质和状态,如强酸、强碱、粘稠、易凝固结晶和汽化等工况;

⑷操作条件的变化,如介质温度、压力、浓度的变化。有时还要考虑到从开车到参数达到正常生产时,气相和液相浓度和密度的变化;

⑸被测对象容器的结构、形状、尺寸、容器内的设备附件及各种进出口料管口都要考虑,如塔、溶液槽、反应器、锅炉汽包、立罐、球罐等;

⑹其它要求,如环保及卫生等要求;

⑺工程仪表选型要有统一的考虑,要求尽可能地减少规格品种,减少备品备件,以利管理;

⑻实际的工艺情况:

①要看介质的物化性质及洁净程度,优选常规的差压变送器及浮筒式液位变送器,还要对接触介质部分的材质进行选择;

② 对有些悬浮物、泡沫等介质可用单法兰式差压变送器。有些易析出、易结晶的用插入式双法兰差压变送器;

③考虑被测对象是属于哪一类设备。如槽、罐类,槽的容积较小,测量的范围不会太大,罐的容积较大,测量的范围可能较大;

④对高黏度介质的液位及高压设备的液位,由于设备无法开孔,可选用射频液位计来测量;

⑤除了测量方法上和技术上问题以外,还有仪表的投资问题。

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