情境一-差压变送器的使用与维护课件

1、情境一 差压变送器的使用与维护 主讲教师：甄玉杰任务名称：差压变送器的使用与校验任务要求：(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。1、联络信号和传输方式1) 单元组合仪表的联络信号1.联络信号的类型 气动仪表信号：20100Kpa的气压信号 电动仪表信号：420mA的电流。一、知识准备3）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）。信号下限为零的缺点：机械零点和电气零点不分不便

2、于故障判断；无法实现两线制供电。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；可以实现两线制供电。所以信号下限不为零所以信号范围应适中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：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：010mA的电流信号（即DDZ型信号）15V的电压信号（即DDZ 型信号）2504-20mA1-5V3、变送器与仪表间的信号传输2）两线制传输:1）四线制传输:一般用于型信号系统。缺点:耗用电缆较多，且无法实现本质安全。只能用于零点不为零的信号的传输（例如420mA）优点：节约电缆，可实现本质安全。实施

3、步骤：1.小组成员讨论，完成任务单 3-8题。2. 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。4.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。6.完成任务单 二（3 ）题2.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。变送器原理框图检测元件C放大K反馈F调零、迁移xyz0如果K1，则有4.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

4、整ymaxxmaxyxxmin变送器零点调整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。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，在xmin！0时叫做零点迁移，并且当xmin0时叫做零点正迁移，当xmin0时叫做零点负迁移。变送器零点负迁移yxxminymaxxmaxyxxminymaxxmaxxmaxxminxminxmax2 三、差压变送器和压力变送器1.力平衡式差压变送器原理1.1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

5、工作的力平衡式差压变送器原理框图检测元件C放大K反馈F调零、迁移xyz0主杠杆差动变压器放大器反馈动圈膜盒力平衡式差压变送器的结构示意图几点结论(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。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，故障率较高调校不方便体积大线性度(degree of linearity)不好回差(return differe

6、nce)大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。如果让V保持恒定，则V与x成正比关系，如果x与所加外力成正比关系，那么我们可通过测得V即可得到外力P的大小。这就是差动电容传感器的原理。 被测介质的两种压力进入高、低两压力室，作用在元件（即敏感元件sensor）的两侧隔离膜片上，通过隔离膜片和元件内的填充液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

7、转换成420mADC标准信号.2.3电容式差压变送器整体结构电容式差压变送器的优点精度(precision)高（一般能达到0.1以上）温度稳定性(stability)好（一般可达-4085摄氏度）体积小抗震性(antiknock characteristics )好无死区(dead zone)线性度好(degree of linearity)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电容式差压变送器。罗斯蒙特（ Rosemount ） 、 ABB、横河（YOKOGAWA）、西门子（Simens）、E+H、Smar、霍尼威尔（ Honeywell ）几种电容式差压变送器惠斯通电桥 惠斯

8、登电桥(Wheatstone bridge)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化后，经过差分放大器，输出信号再经过电压电流的转换，变换成相应的电流，该电流信号通过非线性矫正电路的补偿，即产生与输入信号成线性关系的4-20mADC标准输出信号。扩散硅压力变送器原理扩散硅式压力变送器扩散硅式压力变送器的优点成本低体积小精度低（一般为0.5）温度指标较差，温漂大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4.弹簧管压力表（Bourdon spring pr

9、essure gage ）4.1弹簧管压力表原理： 弹簧管压力表,是利用弹性元件受力后产生变形而引起位移,经过连杆和齿轮传动机构放大,传递到仪表的指针上,指示出被测压力的数值的。 其敏感元件是弹簧管,它一端是封死的自由端,另一端焊接在引压接头上。 被测介质由接头引入弹簧管,介质的压力使弹簧管的自由端向上方扩张,通过拉杆使扇形齿轮作逆时针方向偏转,从而使中心齿轮带动同心的指针作顺时针方向偏转,在面板上指示出被测的压力数值。游丝是用来克服因扇形齿轮和中心齿轮的间隙而产生的仪表偏差。弹簧管的材料是根据所测量的范围和测量介质不同而选用不同的金属。 P p青铜材质4.2弹簧管压力表使用的注意事项：1.量

10、程的选择 在压力波动不大的情况下，被测压力的最大值不应大于表量程的3/4； 在压力波动较大的情况下，被测压力的最大值不应大于表量程的2/3； 为保证测量精度，被测压力值不应小于表量程的1/3。常见的压力系列值有：0-0.6Mpa； 0-1Mpa； 0-1.6Mpa； 0-2.5Mpa； 0-6Mpa； 0-10Mpa等，最大可达0-100Mpa；2.被测介质 如果被测介质对铜有腐蚀作用，则应选择不锈钢或其他特种材质的弹簧管压力表； 如果被测介质具有强腐蚀性（如浓硫酸），则应加装隔离罐。 如果被测介质为氧气，则压力表严禁沾有油脂，否则可能引起爆炸。 弹簧管压力表的优点：1.廉价弹簧管压力表的缺点

11、：1.精度低（一般只有1.5 级左右，精密型能达到0.25级）2.寿命短3.量程不能太小，一般在16Kpa以上。弹簧管压力表一般只能作为就地显示仪表 由一个普通弹簧管压力表和一个滑线电阻器(30-200欧姆)等组成,仪表的机械部分的作用原理与一般弹簧管压力表相同。由于电阻器放置在齿轮传动机构上，因此当齿轮传动机构中的扇形齿轮轴产生偏转时，电阻器的滑动头也相应地偏转，由于滑动头在电阻器上滑行，使得被测压力值的变化以电阻值的变化反应出来，传至显示仪表上，指示出相应的读数值。同时，也指示相应的压力值。 5.电阻式远传压力表优点：成本低廉（100200元/台）。缺点：精度低，寿命短。适用于对精度要求不高，又需要信号远传的场合。6.关于差压变送器的说明哪些场合需要测量差压？1）利用截流原理进行流量测量(flow rate measure)的场合。流体的静压能流体的动压能 伯努力方程(Bernoulli equation)指出：在同一流管中：P孔板orifice-plate 根据伯努力方程，可推导出如下结论：V -流体的平均流速P-节流体两端的差压孔板流量测量系统2）利用差压原理测量液位的场合双室平衡容器双室平衡容器我们所说的“压力”，实际上指的是