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1、差压变送器应用及检修,维修准备处 杨杰,2,内容简介,3,应用： 1）测量滤网、管道等处前后压差，以判断管线是否堵塞 2）根据压力差来测量液位的高度 3）和节流件配合以测量管道流量,1.概述,4,结构： 差压变送器通常由感压单元、信号处理和转换单元组成，有些变送器增加了显示单元和现场总线功能,分类： 电容式、谐振式、压阻式、力（力矩）平衡式、电感式、应变式等,1.概述,5,2.原理,6,2.原理,当,时，电容,当,时，测量膜片位移,电容,则,7,3.投用,投用操作,8,3.投用,投用具体步骤,初始时所有阀门处于关闭位置 1）打开正压侧一次阀和负压侧一次阀 2）打开平衡阀 3）打开排污阀，冲洗引
2、压管后关闭。一般冲洗不少于两次 4）等待引压管中的蒸汽冷凝 5）打开正压侧二次阀及正测量室排污螺钉，直到有不含空气的冷凝水排出 6）关闭正测量室排污螺钉 7）打开负测量室排污螺钉，直到有不含空气的冷凝水排出 8）关闭正压侧二次阀 9）打开负压侧二次阀，直到不含有空气的冷凝水从负测量室排污螺钉处排出 10）关闭负测量室排污螺钉 11）关闭负压侧二次阀 12）打开正压侧二次阀，开度为50% 13）检查是否渗漏并检查仪表零点 14）关闭平衡门 15）完全打开正压侧二次阀和负压侧二次阀（全开后回半圈）,排污,9,3.投用,排污要求,1）排污前，最好打开平衡门。如果变送器用于测量液位，则不能打开平衡门
3、2）对于测量蒸汽的差压变送器，排污时会放掉引压管内的冷凝液，排污后应等待引压管内充满冷凝液后再投入运行。由于充满冷凝液时间较长，影响仪表使用，所以测蒸汽的差压变送器不轻易进行排污 3）排污应在引压管内介质建立起压力之前进行。如果介质压力很高，排污后排污阀不容易关严，从而造成泄漏 4）正常运行时，尽量不要排污,10,4.选型,选型时应根据工艺要求，合理地选择变送器的种类、型号、量程和精度等级。,1）类型 被测介质性质：温度高低、黏度大小、易燃易爆、腐蚀性 现场环境条件：高温、潮湿、振动、电磁干扰 工艺生产要求：远传、自动报警、记录,11,4.选型,2）量程根据被测压力的大小来确定变送器的量程。在
4、选择变送器上限时应留有充分的余地。,12,4.选型,3）精度根据生产上所允许的最大测量误差来确定变送器的精度。选择时，应在满足生产要求的情况下尽可能选用精度较低、经济实用的变送器。4）量程比变送器的量程比是指在满足精度要求的情况下所能测量的最大值与最小值的比。一般情况下，量程比越大，调整的余地越大，但其测量精度越低。,13,4.选型,5）结构变送器从结构上分为普通型和隔离型。隔离型压力变送器主要针对特殊的被测介质设计和使用，如果被测介质离开设备后会产生结晶，而使用普通型压力变送器需要取出介质，会将引压管、膜盒室堵塞使其不能正常工作，所以必须选用隔离型。隔离型变送器有远传型和一体型之分。远传型即
5、外膜盒与测量膜盒之间用加强毛细管连接，一般毛细管为35米。一体型即外膜片与变送器做成一体，直接由法兰安装在设备上。,14,4.选型,6）压力压力分为微压、低压、中压、高压。微压通常指小于5kPa的压力。由于高量程比变送器只是在一定量程比范围内保证其精度，而测量微压通常保证精度的量程比范围较小，很多微压变送器的精度低于常用量程的精度。,常见变送器的精度,15,4.选型,6）压力,微压变送器保证精度的测量范围,微压多个量程的实际使用精度,16,4.选型,6）压力微压的测量对很多厂家的产品来说是个空白，在使用这些公司的变送器时，微压、低压甚至一部分中压量程都需要改用差压变送器来测量。在大多数工程项目
6、选型时，往往所有变送器都选择同一厂家产品。对于某些测量微压而要求极低的工程项目，如果所选变送器无此量程，可考虑将实际使用量程加大，这样一方面变送器选型统一，另一方面精度不一定比选用有低量程变送器的低。,17,5.液位测量,零点迁移,原因： 安装位置不同 目的： 使液位h=0时，变送器的输出电流为Imin（如4mA） 类别： 无迁移、正迁移、负迁移,18,5.液位测量,无迁移,原因：差压变送器的正测量室取压口与被测容器的最低液面处于同一水平位置 差压p = gh 当h=0时，p = 0，I0 = 4mA,19,5.液位测量,正迁移,原因：变送器的正测量室取压口与容器的最低液位不在同一水平位置上
7、差压p = g(h + h0) 当h=0时，p 0，I0 4mA,20,5.液位测量,负迁移,原因：差压变送器的正、负测量室与取压点之间分别装有隔离液罐，并在负压侧引压管中充满隔离液体 差压p =1gh+2g（h0H） 当h=0时，p 0，I0 4mA,21,5.液位测量,差压变送器测量液位的要求： 1）变送器安装高度通常不应高于被测容器下部取压口 2）变送器应垂直安装，保证正、负测量室标高一致 3）变送器的正测量室应与被测容器下部取压口相连，负测量室与上部取压口相连 4）安装位置应易于维护，便于观察，且靠近取压口,22,5.液位测量,平衡容器,平衡容器是差压式水位计的一次仪表，与水位指示器或
8、差压变送器配套使用，用来测量水位。一般平衡容器分为单室平衡容器和双室平衡容器。,23,5.液位测量,单室平衡容器,24,5.液位测量,为了减少因平均密度估算不准而带来的误差，需安装温度变送器和压力变送器，以引入温度、压力补偿，对平衡容器及导压管内水的密度进行修正。差压、压力、环境温度信号都送入以微处理器为核心的智能水位计中，对表征水位的差压信号进行修正，使其更接近真实值。,单室平衡容器,25,5.液位测量,双室平衡容器,26,5.液位测量,双室平衡容器是一种具有一定自我补偿能力的水位测量装置。当被测容器中的水位越接近于零水位，输出的差压受压力变化的影响越小，即对水位测量的影响越小。尽管如此，双
9、室平衡容器并不能完全满足生产的需要，仍然需要继续补偿。,双室平衡容器,27,5.液位测量,单室平衡容器本身没有补偿水位的作用，需要外部设备如DCS、智能仪表等同步采集温度、压力和差压信号进行计算。由于汽包水位对机组安全的特殊性，而双室平衡容器容易在故障情况下导致水位保护误动或拒动，因此，防止电力生产重大事故的二十五项重点要求实施细则明确规定必须使用单室平衡容器进行汽包水位的测量参与保护。主要原因如下：由于双室平衡容器内的正压侧的部分液柱为饱和水，当汽包压力突然降低时，这部分的饱和水将会出现汽化，而导致参比液柱本身出现变化，直接带来测量误差，加剧虚假水位现象，致使保护拒动或误动。而且，双室平衡容
10、器的补偿范围有限，同时不能再使用DCS等外部补偿手段。而单室平衡容器由于其温度远低于饱和温度，所以受影响很小，而且现在DCS普遍有比较完善可靠的补偿方法。,平衡容器,28,5.液位测量,内置式平衡容器,29,5.液位测量,内置式平衡容器,特点： 1）精确度高，不受受压容器内饱和水温度变化的影响，精确度远高于外置式平衡容器 2）汽侧取样管上焊接有冷凝罐，可以及时向平衡容器中补充冷凝后的饱和水，在受压容器起用后不久就可投入水位测量 3）当内置式平衡容器出现意外时，可将正压侧引压管与冷凝罐的备用正压取样管相连，方便转换到改进型外置式单室平衡容器继续工作,30,6.流量测量,在管道内装入节流件（孔板、
11、喷嘴等），流束将在节流件处形成局部收缩，使流速增大，静压力降低，于是在节流件前后产生压力差。,原理,其中为修正值，为流束的收缩系数，A0为节流件截面积，m为节流件前后截面积之比，为流体密度。,体积流量,为流量系数，与节流件的面积比、流体的黏度及密度、取压方式等有关，用实验的方法可以确实其大小。,31,6.流量测量,差压式流量计测量节流件前后静压力差P的值与取压孔位置和取压方式紧密相关。根据节流件取压口位置，取压方式分为理论取压、角接取压、法兰取压、径距取压与管接取压。国家规定标准的取压方式有角接取压、法兰取压和径距取压。,取压方式,32,6.流量测量,取压方式,五种取压方式中，角接取压方式用得
12、最多，其次是法兰取压方式。角接取压比较简便，测量精度较高。 法兰取压结构较简单、装配容易、计算方便，但精度低于角接取压。,33,6.流量测量,变送器输出的本质上是百分比信号，420mA只是载体。因此，如果原来输出差压信号，现在需输出流量信号，则对差压的百分比信号开方再乘以量程即可。即转换关系为：,取压方式,流量与差压的开方成正比，即,其中Q为当前流量，Qmax为流量量程，P为当前差压，Pmax为差压量程。,34,6.流量测量,关系换算,其中P为当前差压，Pmax为差压量程，I为当前电流。,差压、流量与电流的关系,差压与电流关系为,35,6.流量测量,开方位置,开方可以在变送器上进行，也可以在D
13、CS上进行。在变送器上开方，可以直接得到即时的流量参数。在DCS上开方，可以在查看流量值的同时也看到差压值，以判断节流装置的运行情况。但是，将差压信号转化420mA再传送到DCS的过程中，可能出现干扰误差，这样在DCS上开方时就会放大误差。,36,6.流量测量,Rosemout 3051系列差压变送器支持在变送器上进行开方运算。,37,6.流量测量,开方位置,单体校验时，先用HART将变送器改回到线性状态（液晶显示屏上无根号即为未开方状态），对零点和量程分别进行420mA线性标定，标定完成后再改回开方状态。,38,6.流量测量,注意,1）需选取合适的取压点和取压方式，保证获得较准确的差压 2）
14、节流件前后留有足够长的直管段，使其流动状态达到充分的紊流。需保证节流件前10D、后5D的直管段长度，节流件前后2D的管道内壁上不允许有任何突出部分 3）节流件开孔中心需与管道中心线同心，节流件前端面应与管道中心线垂直 4）测量时流体充满整个管道 5）流体在管道内的流速稳定（在同一点的流速和压力不随时间而变化） 6）被测流体通过节流装置时状态为单相，且其相态不变 7）蒸汽所析出的冷凝水及灰尘，流体所析出的气体及沉淀物，既不得聚积在节流件附近，也不得聚积在引压管内,39,6.流量测量,优缺点,差压式流量计应用范围，可应用于全部单相流体（包括液、气、蒸汽）、部分混相流（如气固、气液、液固等）。 主要
15、存在以下缺点： 1）测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，精确度难以提高 2）范围度窄，由于仪表信号（差压）与流量为平方关系，一般范围度仅3:1 4:1 3）现场安装条件要求较高，节流件前后需较长的直管段 4）压力损失大,40,7.故障处理,差压变送器的故障多是零点漂移和导压管堵塞，所以需要进行零点检查和变化趋势检查。 具体方法如下： 1）零点检查。关闭正、负压二次阀，打开平衡阀，此时差压变送器输出电流应为4mA。 2）变化趋势检查。零点检查之后，恢复各阀们之前状态，打开负压侧的排污阀，变送器输出应为最大，即输出电流为20mA以上。若只打开正压室排污阀，则输出应为最小，即输出电流为4mA以下。打开排污阀时，被测介质排出很少或没有，说明导压管有堵塞现象，要设法疏通。,41,7.故障处理,磨煤机磨碗差压变送器超量程处理 1）故障现象 控制室显示1F磨煤机磨碗差压变送器超量程 2）原因分析 消缺前，分析故障原因可能有以下几个方面： a）差压变送器本身故障，如膜头损坏、负测量室密封性不好 b）差压变送器排污螺钉没有旋紧 c）差压变送器量程漂移 d）负压侧二次阀接口密封性不好或低压侧引压管存在泄漏或堵塞 3）消缺工具 HART375手操器、软管,
