差壓變送器是測量變送器兩端壓力之差的變送器,輸出標準信號(如 4~20mA、0~5V)。差壓變送器與一般的壓力變送器不同的是它們均有2個壓力接口, 差壓變送器一般分為正壓端和負壓端,一般情況下, 差壓變送器正壓端的壓力應大于負壓段壓力才能測量。
差壓變送器用于防止管道中的介質(zhì)直接進入變送器里,感壓膜片與變送器之間靠注滿流體的毛細管連接起來。它用于測量液體、氣體或蒸汽的液位、流量和壓力,然后將其轉變成4~20mA DC信號輸出。圖封面為國產(chǎn)品牌的3051差壓變送器。
差壓變送器適用于下述幾種測控情況:
●高溫下粘稠介質(zhì)
●易結晶的介質(zhì)
●帶有固體顆粒或懸浮物的沉淀性介質(zhì)
●強腐蝕或劇毒性介質(zhì)
可消除導壓管泄漏污染周圍環(huán)境現(xiàn)象的發(fā)生;可免去采用隔離液時,因測量信號的不穩(wěn)定,需要經(jīng)常補充隔離液的繁瑣工作。
●連續(xù)精確測量界面和密度
遠傳裝置可避免不同瞬間介質(zhì)的交混,從而使測量結果真實地反映過程變化的實際情況。
●衛(wèi)生清潔要求很高的場合
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)生標準,并且應便于沖洗,以
防止不同介質(zhì)交叉污染。
特點
差壓變送器用于測量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力,然后將其轉變成4- 20mA DC的電流信號輸出。也可以通過BRAIN手操器或CENTUM CS/μXL或HART 275手操器相互通訊,通過它們進行設定和監(jiān)控等。
模擬型
● 精度高
●量程、零點外部連續(xù)可調(diào)
● 穩(wěn)定性能好
● 正遷移可達500%、負遷移可達600%
● 二線制
● 阻尼可調(diào)、耐過壓
● 固體傳感器設計
● 無機械可動部件、維修量少
● 重量輕(2.4kg)
● 全系列統(tǒng)一結構、互換性強
● 小型化(166mm總高)
● 接觸介質(zhì)的膜片材料可選
● 單邊抗過壓強
● 低壓澆鑄鋁合金殼體
智能型
●超級的測量性能,用于壓力、差壓、液位、流量測量
●數(shù)字精度:+(-)0.05%
●模擬精度:+(-)0.75%+(-)0.1%F.S
●全性能:+(-)0.25F.S
●穩(wěn)定性:0.25% 60個月
●量程比:100:1
●測量速率:0.2S
●小型化(2.4kg)全不銹鋼法蘭,易于安裝
●過程連接與其它產(chǎn)品兼容,實現(xiàn)*測量
●世界上*采用H合金護套的傳感器(技術),實現(xiàn)了優(yōu)良的冷、熱穩(wěn)定性
●采用16位計算機的智能變送器
●標準4-20mA DC,帶有基于HART協(xié)議的數(shù)字信號,遠程操控
●支持向現(xiàn)場總線與基于現(xiàn)場控制的技術的升級。
設計原理
顧名思義差壓變送器所測量的結果是壓強差,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成正比關系。即只要準確地檢測出△P值,與高度△h成反比,在溫度變化時,雖然油品體積膨脹或縮小,實際液位升高或降低,所檢測到的壓力始終是保持不變的。如果用戶需要顯示實際液位,也可以引入介質(zhì)溫度補償予以解決。
相關參數(shù)
使用對象:液體、氣體和蒸汽
測量范圍:0~0.1kPa至0~40MPa
輸出信號: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
負載特性:與供電電源有關,在某一電源電壓時帶負載能力見圖2,負載阻抗RL與電源電壓Vs關系式為:RL≤50(Vs一12)
指示表:指針式線性指示0~刻度或LCD液晶式顯示。
防爆: 隔爆型 ExdIICT6
量程和零點:外部連續(xù)可調(diào)
正負遷移:零點經(jīng)過正遷移或負遷移后,量程、測量范圍的上限值和下限值的值,
均不能超過測量范圍上限的。(智能型:量程比15:1)zui大正遷移量為zui小調(diào)校量程的500%;zui大負遷移量為zui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℃)。
灌充硅油的測量元件:-40~+104℃
法蘭式變送器灌充高溫硅油時:-20~+315℃,普通硅油:-40~+149℃
靜壓:4、10、25、32MPa
濕度:相對濕度為5~95%
容積吸取量:<0.16cm3
阻尼(階躍響應):充硅油時,一般在0.2s到1.67s之間連續(xù)可調(diào)。
精確度: ±0.2%
死區(qū):無(≤0.1%)
穩(wěn)定性:六個月內(nèi)(智能型為一年)不超過zui大量程的基本誤差值
振動影響:在任意軸向上,振動頻率為200Hz時,誤差為測量范圍上限的±0.05%/g
電源影響:小于輸出量程的0.005%/V
負載影響:電源如果穩(wěn)定,則負載沒有影響。
注意事項
1:切勿用高于36V電壓加到變送器上,導致變送器損壞;
2:切勿用硬物碰觸膜片,導致隔離膜片損壞;
3:被測介質(zhì)不允許結冰,否則將損傷傳感器元件隔離膜片,導致變送器損壞,必要時需對變送器進行溫度保護,以防結冰;
4:在測量蒸汽或其他高溫介質(zhì)時,其溫度不應超過變送器使用時的極限溫度,高于變送器使用的極限溫度必須使用散熱裝置;
5:測量蒸汽或其他高溫介質(zhì)時,應使用散熱管,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。當被測介質(zhì)為水蒸氣時,散熱管中要注入適量的水,以防過熱蒸汽直接與變送器接觸,損壞傳感器;
6:在壓力傳輸過程中,應注意以下幾點,
a、變送器與散熱管連接處,切勿漏氣;
b、開始使用前,如果閥門是關閉的,則使用時,應該非常小心、緩慢地打開閥門,以免被測介質(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、導壓管的泄漏,回路的過熱,供電開關狀態(tài)等。
3. 檢測法:
1) 斷路檢測:將懷疑有故障的部分與其它部分分開來,查看故障是否消失,如果消失,則確定故障所在,否則可進下步查找,如:智能差壓變送器不能正常Hart遠程通訊,可將電源從表體上斷開,用現(xiàn)場另加電源的方法為變送器通電進行通訊,以查看是否電纜是否疊加約2kHz的電磁信號而干擾通訊。
2) 短路檢測:在保證安全的情況下,將相關部分回路直接短接,如:差變送器輸出值偏小,可將導壓管斷開,從一次取壓閥外直接將差壓信號直接引到差壓變送器雙側,觀察變送器輸出,以判斷導壓管路的堵、漏的連通性。
3) 替換檢測: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,可臨時更換一塊,以確定原因。
4)分部檢測:將測量回路分割成幾個部分,如:供電電源、信號輸出、信號變送、信號檢測,按分部分檢查,由簡至繁,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,電源正負極是不是接正確了。
2、測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)。如果沒有電源則應檢查回路是否斷線、檢測儀表是否選取錯誤(輸入阻抗應≤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,則說明是表頭損壞),如果是表頭損壞,則需另換表頭。
4、如果是差壓壓力變送器出現(xiàn)問題,可將電流表串入24V電源回路中,檢查電流是否正常。如果正常則說明變送器正常,此時應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
在檢測差壓變送器故障時應該了解,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:來自雙側導壓管的差壓直接作用于變送器傳感器雙側隔離膜片上,通過膜片內(nèi)的密封液傳導至測量元件上,測量元件將測得的差壓信號轉換為與之對應的電信號傳遞給轉換器,經(jīng)過放大等處理變?yōu)闃藴孰娦盘栞敵觥?br />差壓變送器的幾種常見、實用測量方式:
1、與節(jié)流元件相結合,利用節(jié)流元件的前后產(chǎn)生的差壓值測量液體流量。
2、利用液體自身重力產(chǎn)生的壓力差,測量液體的高度。
3、直接測量不同管道、罐體液體的壓力差值。
變送器在測量過程中,常常會出現(xiàn)一些故障,故障的及時判定分析和處理,對正在進行了生產(chǎn)來說是至關重要的。我們根據(jù)日常維護中的經(jīng)驗,總結歸納了一些判定分析方法和分析流程。
現(xiàn)場校準
常規(guī)差壓變送器的校準:
先將阻尼調(diào)至零狀態(tài),先調(diào)零點,然后加滿度壓力調(diào)滿量程,使輸出為20mA, 在現(xiàn)場調(diào)校講的是快,在此介紹零點、量程的快速調(diào)校法。調(diào)零點時對滿度幾乎沒有影響,但調(diào)滿度時對零點有影響,在不帶遷移時其影響約為量程調(diào)整量的1/5,即量程向上調(diào)整1mA,零點將向上移動約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,則零點增加1/5×0.125=0.025. 調(diào)零點電位器使輸出為20.000mA. 零點和滿量程調(diào)校正常后,再檢查中間各刻度,看其是否超差?必要時進行微調(diào)。然后進行遷移、線性、阻尼的調(diào)整工作。
智能差壓變送器的校準
用上述的常規(guī)方法對智能變送器進行校準是不行的,因為這是由HART變送器結構原理所決定了。因為智能變送器在輸入壓力源和產(chǎn)生的4-20mA電流信號之間,除機械、電路外,還有微處理芯片對輸入數(shù)據(jù)的運算工作,因此調(diào)校與常規(guī)方法有所區(qū)別。實際上廠家對智能變送器的校準也是有說明的,如ABB的變送器,對校準就有:“設定量程”、“重定量程”、“微調(diào)”之分。其中“設定量程”操作主要是通過LRV、URV的數(shù)字設定來完成配置工作,而“重定量程"操作則要求將變送器連接到標準壓力源上,通過一系列指令引導,由變送器直接感應實際壓力并對數(shù)值進行設置。而量程的初始、zui終設置直接取決于真實的壓力輸入值。但要看到盡管變送器的模擬輸出與所用的輸入值關系正確,但過程值的數(shù)字讀數(shù)顯示的數(shù)值會略有不同,這可通過微調(diào)項來進行校準。由于各部分既要單獨調(diào)校又必需要聯(lián)調(diào),因此實際校準時可按以下步驟進行:
1.先做一次4-20mA微調(diào),用以校正變送器內(nèi)部的D/A轉換器,由于其不涉及傳感部件,無需外部壓力信號源。
2.再做一次全程微調(diào),使4-20mA、數(shù)字讀數(shù)與實際施加的壓力信號相吻合,因此需要壓力信號源。
3.zui后做重定量程,通過調(diào)整使模擬輸出4-20mA與外加的壓力信號源相吻合,其作用與變送器外殼上的調(diào)零(Z)、調(diào)量程(R)開關的作用*相同。
如何選擇
差壓變送器是測量工藝管道或罐體中介質(zhì)的壓力差,并且通過數(shù)據(jù)的轉換、開方將測量的差壓值轉換成電流信號輸出。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