情境一差压变送器的使用与维护

1、情境一：差压变送器的使用与维护情境一情境一 差压变送器的使用与维护差压变送器的使用与维护 主讲教师：甄玉杰主讲教师：甄玉杰情境一：差压变送器的使用与维护任务名称：任务名称：差压变送器的使用与校验任务要求：任务要求：(1) 构建水箱液位测量系统。(2) 差压变送器的使用和校验。(3) 填写差压变送器校验单。情境一：差压变送器的使用与维护1、联络信号和传输方式、联络信号和传输方式1) 单元组合仪表的联络信号单元组合仪表的联络信号1.联络信号的类型联络信号的类型 气动仪表信号：气动仪表信号：20100Kpa的气压信号的气压信号 电动仪表信号：电动仪表信号：420mA的电流。的电流。一、知识准备一、知

2、识准备情境一：差压变送器的使用与维护 1）用直流还是用交流？）用直流还是用交流？ 交流易受线路电容、电感的影响，信号容易产生衰减和相移交流易受线路电容、电感的影响，信号容易产生衰减和相移所以选择直流所以选择直流2）用电压还是电流？用电压还是电流？电流较电压和频率的抗干扰能力更强电流较电压和频率的抗干扰能力更强所以多选择电流信号所以多选择电流信号2.电动仪表信号制式的确定电动仪表信号制式的确定情境一：差压变送器的使用与维护3）电流范围选多大？）电流范围选多大？范围大的优点：则信号分辨率高，有利于提高测量精度范围大的优点：则信号分辨率高，有利于提高测量精度范围大的缺点：功耗高，不利于减小仪表体积范

3、围大的缺点：功耗高，不利于减小仪表体积4）信号下限如何选？）信号下限如何选？信号下限为零的优点：便于信号处理运算和指示（对模拟式仪表而言，而信号下限为零的优点：便于信号处理运算和指示（对模拟式仪表而言，而对数字式仪表则无所谓）。对数字式仪表则无所谓）。信号下限为零的缺点：机械零点和电气零点不分不便于故障判断；无法实信号下限为零的缺点：机械零点和电气零点不分不便于故障判断；无法实现两线制供电。现两线制供电。信号下限不为零的优点：机械零点和电气零点分开，便于故障判断；可以信号下限不为零的优点：机械零点和电气零点分开，便于故障判断；可以实现两线制供电。实现两线制供电。所以信号下限不为零所以信号下限不

4、为零所以信号范围应适中所以信号范围应适中情境一：差压变送器的使用与维护权衡上述各种因素国际电工委员会（权衡上述各种因素国际电工委员会（IEC）统一规定了仪表电信号的制式标准：）统一规定了仪表电信号的制式标准：420mA的电流信号（即DDZ 型信号）由于历史原因目前还存在其他信号制式：由于历史原因目前还存在其他信号制式：010mA的电流信号（即DDZ型信号）15V的电压信号（即DDZ 型信号）2504-20mA1-5V情境一：差压变送器的使用与维护3、变送器与仪表间的信号传输、变送器与仪表间的信号传输2）两线制传输）两线制传输:1）四线制传输）四线制传输:一般用于一般用于型信号系统。型信号系统。

5、缺点缺点:耗用电缆较多，且无法实现本质安耗用电缆较多，且无法实现本质安全。全。只能用于零点不为零的信号的传输（例只能用于零点不为零的信号的传输（例如如420mA）优点：节约电缆，可实现本质安全。优点：节约电缆，可实现本质安全。情境一：差压变送器的使用与维护情境一：差压变送器的使用与维护任务一、构建水箱液位测量系统任务一、构建水箱液位测量系统目的：目的：1.了解用电动组合单元仪表组成测量系统的方法。了解用电动组合单元仪表组成测量系统的方法。2.掌握两线制仪表的接线方法。掌握两线制仪表的接线方法。3.认识差压变送器基本功能及使用方法。认识差压变送器基本功能及使用方法。4.初步掌握数字显示仪表的使用

6、方法。初步掌握数字显示仪表的使用方法。情境一：差压变送器的使用与维护实施步骤：实施步骤：1.小组成员讨论，完成任务单小组成员讨论，完成任务单 3-8题。题。2. 熟悉实训的接线面板。熟悉实训的接线面板。3.按说明书设置显示仪表的量程范围和小数点位数。按说明书设置显示仪表的量程范围和小数点位数。4.按图接线，构成两线制水位测量系统。按图接线，构成两线制水位测量系统。5.观察水位、变送器输出电流、显示仪表读数三者间的关系。观察水位、变送器输出电流、显示仪表读数三者间的关系。6.完成任务单完成任务单 二（二（3 ）题）题情境一：差压变送器的使用与维护二、变送器的基本结构及相关概念二、变送器的基本结构

7、及相关概念1.变送器的作用变送器的作用将各种工艺信号（温度temperature、压力pressure、流量flow rate、液位level等）转换成标准信号。例如： 将压力信号转变为4-20mA标准信号的设备叫做型压力变送器压力变送器； 将温度信号转变为4-20mA标准信号的设备叫做型温度变送器温度变送器等。情境一：差压变送器的使用与维护2.变送器构成原理变送器构成原理变送器是基于负反馈(feedback)原理工作的，由检测(detection )、放大(amplifier)、反馈三部分构成。变送器原理框图变送器原理框图检测元件检测元件C放大放大K反馈反馈F调零、迁移调零、迁移xyz0如果

8、K1，则有情境一：差压变送器的使用与维护yxxminxmaxyminymax变送器输入输出特性变送器输入输出特性以量程为以量程为0-10Kpa的三型的三型差压变送器为例，对应差压变送器为例，对应特性曲线各值如下：特性曲线各值如下：xmin0Kpaxmax10Kpaymin4mAymax20mA3.变送器输出特性变送器输出特性情境一：差压变送器的使用与维护4.变送器的量程调整、零点调整和零点迁移变送器的量程调整、零点调整和零点迁移量程调整：目的是使变送器输出信号的上限ymax与测量值上限xmax相对应。yxxminXmax变送器量程调整变送器量程调整ymaxxmaxyxxmin变送器零点调整变送

9、器零点调整ymaxxmax4.2mA4mA零点调整：目的是使变送器输出信号的下限ymin与测量值下限xmin相对应。情境一：差压变送器的使用与维护变送器零点正迁移变送器零点正迁移零点调整和零点迁移的目的：都是使变送器输出信号的下限ymin与测量值下限xmin相对应。在xmin0时叫做零点调整零点调整，在xmin！0时叫做零点迁移零点迁移，并且当xmin0时叫做零点正迁移零点正迁移，当xmin0时叫做零点负迁移零点负迁移。变送器零点负迁移变送器零点负迁移yxxminymaxxmaxyxxminymaxxmaxxmaxxminxminxmax2情境一：差压变送器的使用与维护 三、差压变送器和压力变

10、送器三、差压变送器和压力变送器1.力平衡式差压变送器原理力平衡式差压变送器原理情境一：差压变送器的使用与维护1.1力平衡式差压变送器的构成力平衡式差压变送器的构成力平衡式差压变送器是基于负反馈原理工作的力平衡式差压变送器是基于负反馈原理工作的力平衡式差压变送器原理框图检测元件检测元件C放大放大K反馈反馈F调零、迁移调零、迁移xyz0情境一：差压变送器的使用与维护主杠杆主杠杆差动变差动变压器压器放大器放大器反馈动圈反馈动圈膜盒膜盒情境一：差压变送器的使用与维护1.2 工作原理（工作原理（principle）和结构（）和结构（structure）Al1/l2tanl3MilfK2K1loKf+Mo

11、PiFiF1-MfFfIoSFo1 3000200taniffffpiffl l AlIpFl l Kl KlKpFl K情境一：差压变送器的使用与维护几点结论几点结论( (1) )在满足深度负反馈的条件下,输出电流Io与输入差压Pi成正比。( (2) )改变调零弹簧作用力Fo可调整变送器的零点。( (3) )调整（adjust）变送器的量程（span）可通过改变tan和Kf来实现。( (4) )零点（zero）和量程应反复调整。情境一：差压变送器的使用与维护力平衡式差压变送器的缺点力平衡式差压变送器的缺点精度（precision）低（最高为0.5）存在死区(dead zone)性能不稳定，故

12、障率较高调校不方便体积大线性度(degree of linearity)不好回差(return difference)大现已基本退出历史舞台。取而代之的是电容式、扩散硅式现已基本退出历史舞台。取而代之的是电容式、扩散硅式和其他新工艺技术的差压变送器和其他新工艺技术的差压变送器。情境一：差压变送器的使用与维护2.电容式差压变送器电容式差压变送器2.1 差动电容原理差动电容原理P填充物填充物情境一：差压变送器的使用与维护如果让如果让V保持恒定，则保持恒定，则V与与x成正比关系，如果成正比关系，如果x与所加外力成正与所加外力成正比关系，那么我们可通过测得比关系，那么我们可通过测得V即可得到外力即可得

13、到外力P的大小。的大小。这就是差动电容传感器的原理。这就是差动电容传感器的原理。情境一：差压变送器的使用与维护 被测介质的两种压力进入高、低两压力室，作用在被测介质的两种压力进入高、低两压力室，作用在元件元件（即敏感元件（即敏感元件sensor）的两侧隔离膜片上，通过隔离膜片和）的两侧隔离膜片上，通过隔离膜片和元件内的填充液元件内的填充液传送到预张紧的测量膜片两侧传送到预张紧的测量膜片两侧 。测量膜片与两侧绝缘体上的电极各组成一个。测量膜片与两侧绝缘体上的电极各组成一个电容器，在无压力进入或两侧电容器，在无压力进入或两侧 压力相等时，测量膜片处于中间位置，两侧两压力相等时，测量膜片处于中间位置

14、，两侧两电容器的电容量相等。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位电容器的电容量相等。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移和压力差成正比，故两侧电容量不等。通过检测，放大转换成移和压力差成正比，故两侧电容量不等。通过检测，放大转换成420mADC标准信号标准信号.情境一：差压变送器的使用与维护2.2电容式差压变送器原理框图电容式差压变送器原理框图情境一：差压变送器的使用与维护2.3电容式差压变送器整体结构电容式差压变送器整体结构情境一：差压变送器的使用与维护电容式差压变送器的优点电容式差压变送器的优点精度精度(precision)高（一般能达到高（一般能达到0.1以上）以上

15、）温度稳定性温度稳定性(stability)好（一般可达好（一般可达-4085摄氏度）摄氏度）体积小体积小抗震性抗震性(antiknock characteristics )好好无死区无死区(dead zone)线性度好线性度好(degree of linearity)使用寿命长使用寿命长目前，世界上各大仪表公司几乎都推出了自己的目前，世界上各大仪表公司几乎都推出了自己的电容式差压变送器。电容式差压变送器。罗斯蒙特罗斯蒙特（ Rosemount ） 、 ABB、横河（、横河（YOKOGAWA）、）、西门子（西门子（Simens）、）、E+H、Smar、霍尼威尔（、霍尼威尔（ Honeywell

16、 ）情境一：差压变送器的使用与维护几种电容式差压变送器几种电容式差压变送器情境一：差压变送器的使用与维护3.扩散硅式压力变送器扩散硅式压力变送器 介质压力通过不锈钢隔离膜片、密封硅油，传输到扩散硅膜片上。同时介质压力通过不锈钢隔离膜片、密封硅油，传输到扩散硅膜片上。同时参考端的压力（大气压、绝压或密封压）作用于膜片的另一侧。这样在参考端的压力（大气压、绝压或密封压）作用于膜片的另一侧。这样在膜片两边加上差压产生一个应力，使膜片的一侧压缩，另一侧拉伸，两膜片两边加上差压产生一个应力，使膜片的一侧压缩，另一侧拉伸，两个应变电阻片位于压缩区内，另两个应变电阻位于拉伸区，在电气性能个应变电阻片位于压缩

17、区内，另两个应变电阻位于拉伸区，在电气性能上，它们连接成一个全动态惠斯登电桥，以增大输出信号。上，它们连接成一个全动态惠斯登电桥，以增大输出信号。 3.1扩散硅扩散硅(siliconizing) 压力变送器原理压力变送器原理情境一：差压变送器的使用与维护惠斯通电桥惠斯通电桥情境一：差压变送器的使用与维护 惠斯登电桥惠斯登电桥(Wheatstone bridge)采用恒流源供电，这样，采用恒流源供电，这样，电桥的输出不受温度的影响。惠斯登电桥检测出电阻的变电桥的输出不受温度的影响。惠斯登电桥检测出电阻的变化后，经过差分放大器，输出信号再经过电压电流的转换，化后，经过差分放大器，输出信号再经过电压

18、电流的转换，变换成相应的电流，该电流信号通过非线性矫正电路的补变换成相应的电流，该电流信号通过非线性矫正电路的补偿，即产生与输入信号成线性关系的偿，即产生与输入信号成线性关系的4-20mADC标准输出标准输出信号。信号。情境一：差压变送器的使用与维护扩散硅压力变送器原理扩散硅压力变送器原理情境一：差压变送器的使用与维护扩散硅式压力变送器扩散硅式压力变送器情境一：差压变送器的使用与维护扩散硅式压力变送器的优点扩散硅式压力变送器的优点t成本低成本低t体积小体积小t精度低（一般为精度低（一般为0.5）t温度指标较差，温漂大温度指标较差，温漂大t使用寿命短使用寿命短较重要的场合推荐使用电容式差压和压力变送器较重要的场合推荐使用电容式差压和压力变送器理解电容式和扩散硅式差压变送器的基本原理和应用特点即可，电路细节不做重点。 扩散硅式压力变送器的缺点扩散硅式压力变送器的缺点情境一：差压变送器的使用与维护4.弹簧管压力表（弹簧管压力表（Bourdon spring pressure gage ）4.1弹簧管压力表原理：弹簧管压力表原理：情境一：差压变送器的使用与维护情境一：差压变送器的使用与维护情境一：差压变送器的使用与维护情境一：差压变送器的使用与维护情境一：差压变送器的使用与维护情境一：差压