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1、差压变送器培训资料 一.前言 l在工业自动化生产中，差压变送器用于压力压 差流量液位的测量，得到了非常广泛应用，在 自动控制系统中发挥重要的作用。随着石化、 钢铁、造纸、食品、医药企业自动化水平的不 断提高,差压变送器的应用范围越来越广泛 二.差压变送器 l差压变送器是将液体、气体或蒸汽的压力、流 量、液位等工艺量转换成统一的标准信号作为 指示记录仪、调节器或计算机装置的输入信号 ，以实现对上述变量的显示、记录或自动控制 。本次主要以电容式差压变送器为主进行讨论 。 三.电容式差压变送器 概述 电容式差压变送器采用差动电容作为检测元 件，因测量部分采用全封闭焊接的固体化结构， 因此此类仪表结构
2、简单、性能稳定、可靠、并且 具有较高的精度。 变送器包括测量部分和转换放大电路两部分 ，其构成方框如图 感压膜片差动电容 位移Pi电容-电流 转换电路 电容 变化 放大和输出 限制电路 反馈电路 调零、迁移信号 电流 信号+ 测量部分转换放大部分 反馈 信号 IO 输入差压Pi作用于测量部件的感压膜片，使 其产生位移，从而使感压膜片（即可动电极） 与两固定电极所组成的差动电容器之电容量发 生变化。此电容变化量由电容-电流转换电路 转换成直流电流信号，电流信号与调零信号的 代数和同反馈信号进行比较，其差值送入放大 电路，经放大得到整机的输出电流IO。 四.3051C差压变送器 1.工作原理 图4
3、-1是3051C 变送器的原理框图。 图4-1 3051C变送器原理框图 该变送器采用高精度电容式传感器，被测差压通 过隔离默片和填充液作用于电容室中心的感压膜 片，使之产生微小位移，感压膜片和它两侧电容 极板所构成的差动电容值也随之改变（见图4-2） ，这一差动电压和被测差压成比例关系，电容传 感器输出的信号经A/D转换和微机处理后得到一 个与输入差压对应的420ma直流电流或数字信 号，作为变送器的输出。 2.结构和配线 传感器组件中的电容采用激光焊封 ，机械部件和电子组件同外界隔离 ，既消除了静压的影响，也保证了 电子线路的绝缘性能。同时检测温 度值，以补偿热效应，提高测量精 度。 变送
4、器的电子部件安装在一块电路 板上，使用专用集成电路和表面封 装技术。微处理器完成传感器的线 性化、温度补偿、数字通信、自诊 断等功能，它输出的数字信号叠加 在由D/A输出的420 mA信号线上 。通过数据设定器或任何支持 HART通信协议的上位设备可读出 此数字信号。 图4-2 传感器结构示意图 五.差压变送器的几种应用测量方式 （一）.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 。 1.原理：利用流体流经节流装置时所产生的静 压差实现流量测量的。节流装置就是在管道中 放置一个使流束产生局部收缩的元件，常用的 节流元件有孔板、喷嘴、文丘里管和文丘里喷 嘴。 2.差压式流量计
5、的安装包括节流装置、导压管、差压计 三个部分。 2.1节流装置的安装。 节流装置应安装在管道直度、圆度、内壁粗糙度及 节流装置上下游侧直管长度都符合设计要求的地方。 详见GB2624-81”流量测量节流装置”中有关规定。 节流元件的安装方向要正确，不得装反。 节流元件所用法兰垫，当节流元件夹紧后向内凸起 部分不得超过管道内径。 节流元件在管道中的安装应保证其前端面与管道轴 线垂直，保证其开孔与管道同心。 2.2导压管的敷设 为了测量准确，导压管的敷设应符合下列要求： 导压管应按被测介质的性质和参数选择耐压耐腐蚀的材料。其内 径810mm,长度最好在16m之内，可视被测介质而定。 导压管可垂直或
6、倾斜敷设，倾斜敷设时其倾斜度为1：101：20 ，当差压传送距离大于30m时，导压管应分段敷设，并在最高点 和最低点加装集气器和沉降器。 节流装置与仪表连接导压管的“正”、“负”方向不得接错。 导压管道应尽量减少弯管，其最小弯曲半径不得小于管子外径的 3倍。 避免差压值信号传递失真，正负导压管应尽量靠近敷设，并要配 设保温管。 2.3差压计的安装 差压计一般应安装在无振动、光线充足、无腐 蚀性气体、便于维护的地方。安装时应使仪表保持垂直。 测量液体时，最好将差压计安装在节流装置的下方，如果差 压计不得不安装在节流装置上方时，导压管先要向下后再向上 ，在连接导压管的最高点要加装集气器和排水阀等
7、测量气体流量时，最好将差压计安装在高于节流装置处，若 非装在节流装置下方不可时，导压管也要先向上再向下弯，并 在连接导管的最低处安装沉降器 测量蒸汽流量时，为保证两导压管中的冷凝液处于同一水平 面上，在靠近节流装置处应安装冷凝器 测量腐蚀性，粘性或易燃介质流量时，在节流装置与差压计 之间安装隔离罐 .差压流量计的投运 3.1投入运行前应做好准备工作，仪表及测量系统必须符合要求 3.2开表前,导压管内应充满液体或隔离液. 3.3开表过程中,仪表的弹性元件不允许单向受压.开表步骤如下: 打开节流装置引压口的根部截止阀, 打开阀组的平衡阀,并逐渐打开阀组正压侧的阀门. 开启阀组负压侧的阀门,并逐渐关
8、闭平衡阀,仪表即投入运行. 3.4仪表停运时,与开表步骤相关. 3.5运行过程中,如需校验仪表的零点,只需打开平衡阀,关闭阀组正 负压侧的阀门即可. 4.流量计检测故障判断分析与处理 流量检测故障判断思路如下： 流量指示正常检查显示仪表输入信号 检查差压变送器零位 检查阀组 检查导压管是否有堵 隔离液是否冲走 校正差压变送器 检查电源系统 工艺原因 流量实际工况与设计工况有差异 工艺介质存在气液两相 工艺管道内有堵塞现象 流量传输系统阻力分配不平衡 调校显示仪表 调零点 平衡阀是否内漏 打开排污阀排污 重新加隔离液 就地或拆回校正 检查信号电路 N N N N N Y Y Y Y Y (二).
9、利用差压变送器检测液位. 1.工作原理.差压变送器是利用液位高度变化,容器内液柱高度产生的 静压力也相应变化的原理而工作的. 如图P=PB-PA=gH通常被 测液体的密度是已知的， 所以P与液位高度成正， 这样即可利用差压测量液 位。检测差压的仪表有压力 计、差压计、差压变送器、 双法兰变送器、单法兰变送器 等。 2.零点迁移问题 应用差压式液位计测量液位，如果安装时遇到下面几种情 况，则需要考虑零点迁移。 测量的容器或设备装在高处，为维修和维护方便，必须 要把差压计装在地面上，如下图 被测介质容易挥发成气体时，负导压管会有凝 液出现，影响液位的准确测量。为保证测量正 确，需要在负压管加隔离液
10、。如下图 根据工艺要求，只检测容器中某一段的液面变 化，如下图 以上三种情况，当被测容器的液面H为零时，差压计 的指示值P不为零，也就是差压计的零位发生了迁 移。 第一种情况当H=0时，有一固定的正差压值h作差压 计的输入。 第二种情况当H=0时，有一固定的负差压值h0-h11 作差压计的输入。 第三种情况当H=0时，有一固定的负差压值h作差压 计的输入。 为使液面H为零时，差压计的指示也为零，所以要对 上述三种情况进行零点迁移。 3.用法兰式差压变送器测量液位 法兰式差压变送器是以法兰的形式和被测对象 直接相连接的差压变送器。 法兰式差压变送器可用来连续测量含有杂质、 结晶颗粒以及粘度大、易
11、凝固的液位。测量时 变送器的法兰和容器的法兰直接相连接。 法兰式差压变送器按其结构形式分，可分为单 法兰及双法兰两种，而法兰的构造又有平法兰 和插入法兰两种。 4.差压式液位计检测故障判断分析与处理 液位指示 正常 检查显示仪表输入信号 检查差压变送器零位 检查阀组 检查导压管是否有堵 隔离液是否冲走 校正差压变送器 检查电源系统 工艺原因 工艺介质是否有改变 调校显示仪表 调零点 平衡阀是否内漏 打开排污阀排污 重新加隔离液 就地或拆回校正 检查信号电路 N N N N N Y Y Y Y Y （三）. 直接测量不同管道、罐体液体的压力差 值， 测量压力。 如锅炉炉膛的压力等。 六.差压变送
12、器故障诊断 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 产来说至关重要的。 (1)调查法。检查故障发生前的仪表状态。 (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。 a. 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，否则可进行下一步查找，如： 智能差压变送器不能正常Hart远程通讯，可将 电源从仪表本体上断开，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。 b.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。 c.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。 d.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。 END
