情境一-差壓變送器的使用與維護(hù)

1、情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)情境一情境一 差壓變送器的使用與維護(hù)差壓變送器的使用與維護(hù) 主講教師：甄玉杰主講教師：甄玉杰情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)任務(wù)名稱：任務(wù)名稱：差壓變送器的使用與校驗(yàn)任務(wù)要求：任務(wù)要求：(1) 構(gòu)建水箱液位測(cè)量系統(tǒng)。(2) 差壓變送器的使用和校驗(yàn)。(3) 填寫差壓變送器校驗(yàn)單。情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)1、聯(lián)絡(luò)信號(hào)和傳輸方式、聯(lián)絡(luò)信號(hào)和傳輸方式1) 單元組合儀表的聯(lián)絡(luò)信號(hào)單元組合儀表的聯(lián)絡(luò)信號(hào)1.聯(lián)絡(luò)信號(hào)的類型聯(lián)絡(luò)信號(hào)的類型 氣動(dòng)儀表信號(hào)：氣動(dòng)儀表信號(hào)：20100Kpa的氣壓信號(hào)的氣壓信號(hào) 電動(dòng)儀表信號(hào)：電動(dòng)儀表信號(hào)：420mA的電流。的電流。一、知識(shí)準(zhǔn)備一、知

2、識(shí)準(zhǔn)備情境一：差壓變送器的使用與維護(hù) 1）用直流還是用交流？）用直流還是用交流？ 交流易受線路電容、電感的影響，信號(hào)容易產(chǎn)生衰減和相移交流易受線路電容、電感的影響，信號(hào)容易產(chǎn)生衰減和相移所以選擇直流所以選擇直流2）用電壓還是電流？用電壓還是電流？電流較電壓和頻率的抗干擾能力更強(qiáng)電流較電壓和頻率的抗干擾能力更強(qiáng)所以多選擇電流信號(hào)所以多選擇電流信號(hào)2.電動(dòng)儀表信號(hào)制式的確定電動(dòng)儀表信號(hào)制式的確定情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)3）電流范圍選多大？）電流范圍選多大？范圍大的優(yōu)點(diǎn)：則信號(hào)分辨率高，有利于提高測(cè)量精度范圍大的優(yōu)點(diǎn)：則信號(hào)分辨率高，有利于提高測(cè)量精度范圍大的缺點(diǎn)：功耗高，不利于減小儀表體積范

3、圍大的缺點(diǎn)：功耗高，不利于減小儀表體積4）信號(hào)下限如何選？）信號(hào)下限如何選？信號(hào)下限為零的優(yōu)點(diǎn)：便于信號(hào)處理運(yùn)算和指示（對(duì)模擬式儀表而言，而信號(hào)下限為零的優(yōu)點(diǎn)：便于信號(hào)處理運(yùn)算和指示（對(duì)模擬式儀表而言，而對(duì)數(shù)字式儀表則無所謂）。對(duì)數(shù)字式儀表則無所謂）。信號(hào)下限為零的缺點(diǎn)：機(jī)械零點(diǎn)和電氣零點(diǎn)不分不便于故障判斷；無法實(shí)信號(hào)下限為零的缺點(diǎn)：機(jī)械零點(diǎn)和電氣零點(diǎn)不分不便于故障判斷；無法實(shí)現(xiàn)兩線制供電。現(xiàn)兩線制供電。信號(hào)下限不為零的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械零點(diǎn)和電氣零點(diǎn)分開，便于故障判斷；可以信號(hào)下限不為零的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械零點(diǎn)和電氣零點(diǎn)分開，便于故障判斷；可以實(shí)現(xiàn)兩線制供電。實(shí)現(xiàn)兩線制供電。所以信號(hào)下限不為零所以信號(hào)下限不

4、為零所以信號(hào)范圍應(yīng)適中所以信號(hào)范圍應(yīng)適中情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)權(quán)衡上述各種因素國際電工委員會(huì)（權(quán)衡上述各種因素國際電工委員會(huì)（IEC）統(tǒng)一規(guī)定了儀表電信號(hào)的制式標(biāo)準(zhǔn)：）統(tǒng)一規(guī)定了儀表電信號(hào)的制式標(biāo)準(zhǔn)：420mA的電流信號(hào)（即DDZ 型信號(hào)）由于歷史原因目前還存在其他信號(hào)制式：由于歷史原因目前還存在其他信號(hào)制式：010mA的電流信號(hào)（即DDZ型信號(hào)）15V的電壓信號(hào)（即DDZ 型信號(hào)）2504-20mA1-5V情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)3、變送器與儀表間的信號(hào)傳輸、變送器與儀表間的信號(hào)傳輸2）兩線制傳輸）兩線制傳輸:1）四線制傳輸）四線制傳輸:一般用于一般用于型信號(hào)系統(tǒng)。型信號(hào)系統(tǒng)。

5、缺點(diǎn)缺點(diǎn):耗用電纜較多，且無法實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安耗用電纜較多，且無法實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。全。只能用于零點(diǎn)不為零的信號(hào)的傳輸（例只能用于零點(diǎn)不為零的信號(hào)的傳輸（例如如420mA）優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約電纜，可實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約電纜，可實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)任務(wù)一、構(gòu)建水箱液位測(cè)量系統(tǒng)任務(wù)一、構(gòu)建水箱液位測(cè)量系統(tǒng)目的：目的：1.了解用電動(dòng)組合單元儀表組成測(cè)量系統(tǒng)的方法。了解用電動(dòng)組合單元儀表組成測(cè)量系統(tǒng)的方法。2.掌握兩線制儀表的接線方法。掌握兩線制儀表的接線方法。3.認(rèn)識(shí)差壓變送器基本功能及使用方法。認(rèn)識(shí)差壓變送器基本功能及使用方法。4.初步掌握數(shù)字顯示儀表的使用

6、方法。初步掌握數(shù)字顯示儀表的使用方法。情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)實(shí)施步驟：實(shí)施步驟：1.小組成員討論，完成任務(wù)單小組成員討論，完成任務(wù)單 3-8題。題。2. 熟悉實(shí)訓(xùn)的接線面板。熟悉實(shí)訓(xùn)的接線面板。3.按說明書設(shè)置顯示儀表的量程范圍和小數(shù)點(diǎn)位數(shù)。按說明書設(shè)置顯示儀表的量程范圍和小數(shù)點(diǎn)位數(shù)。4.按圖接線，構(gòu)成兩線制水位測(cè)量系統(tǒng)。按圖接線，構(gòu)成兩線制水位測(cè)量系統(tǒng)。5.觀察水位、變送器輸出電流、顯示儀表讀數(shù)三者間的關(guān)系。觀察水位、變送器輸出電流、顯示儀表讀數(shù)三者間的關(guān)系。6.完成任務(wù)單完成任務(wù)單 二（二（3 ）題）題情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)二、變送器的基本結(jié)構(gòu)及相關(guān)概念二、變送器的基本結(jié)構(gòu)

7、及相關(guān)概念1.變送器的作用變送器的作用將各種工藝信號(hào)（溫度temperature、壓力pressure、流量flow rate、液位level等）轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。例如： 將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的設(shè)備叫做型壓力變送器壓力變送器； 將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的設(shè)備叫做型溫度變送器溫度變送器等。情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)2.變送器構(gòu)成原理變送器構(gòu)成原理變送器是基于負(fù)反饋(feedback)原理工作的，由檢測(cè)(detection )、放大(amplifier)、反饋三部分構(gòu)成。變送器原理框圖變送器原理框圖檢測(cè)元件檢測(cè)元件C放大放大K反饋反饋F調(diào)零、遷移調(diào)零、遷移xyz0如果

8、K1，則有情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)yxxminxmaxyminymax變送器輸入輸出特性變送器輸入輸出特性以量程為以量程為0-10Kpa的三型的三型差壓變送器為例，對(duì)應(yīng)差壓變送器為例，對(duì)應(yīng)特性曲線各值如下：特性曲線各值如下：xmin0Kpaxmax10Kpaymin4mAymax20mA3.變送器輸出特性變送器輸出特性情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)4.變送器的量程調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移變送器的量程調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移量程調(diào)整：目的是使變送器輸出信號(hào)的上限ymax與測(cè)量值上限xmax相對(duì)應(yīng)。yxxminXmax變送器量程調(diào)整變送器量程調(diào)整ymaxxmaxyxxmin變送器零點(diǎn)調(diào)整變送

9、器零點(diǎn)調(diào)整ymaxxmax4.2mA4mA零點(diǎn)調(diào)整：目的是使變送器輸出信號(hào)的下限ymin與測(cè)量值下限xmin相對(duì)應(yīng)。情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)變送器零點(diǎn)正遷移變送器零點(diǎn)正遷移零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移的目的：都是使變送器輸出信號(hào)的下限ymin與測(cè)量值下限xmin相對(duì)應(yīng)。在xmin0時(shí)叫做零點(diǎn)調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整，在xmin！0時(shí)叫做零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移，并且當(dāng)xmin0時(shí)叫做零點(diǎn)正遷移零點(diǎn)正遷移，當(dāng)xmin0時(shí)叫做零點(diǎn)負(fù)遷移零點(diǎn)負(fù)遷移。變送器零點(diǎn)負(fù)遷移變送器零點(diǎn)負(fù)遷移yxxminymaxxmaxyxxminymaxxmaxxmaxxminxminxmax2情境一：差壓變送器的使用與維護(hù) 三、差壓變送器和壓力變

10、送器三、差壓變送器和壓力變送器1.力平衡式差壓變送器原理力平衡式差壓變送器原理情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)1.1力平衡式差壓變送器的構(gòu)成力平衡式差壓變送器的構(gòu)成力平衡式差壓變送器是基于負(fù)反饋原理工作的力平衡式差壓變送器是基于負(fù)反饋原理工作的力平衡式差壓變送器原理框圖檢測(cè)元件檢測(cè)元件C放大放大K反饋反饋F調(diào)零、遷移調(diào)零、遷移xyz0情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)主杠桿主杠桿差動(dòng)變差動(dòng)變壓器壓器放大器放大器反饋動(dòng)圈反饋動(dòng)圈膜盒膜盒情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)1.2 工作原理（工作原理（principle）和結(jié)構(gòu)（）和結(jié)構(gòu)（structure）Al1/l2tanl3MilfK2K1loKf+Mo

11、PiFiF1-MfFfIoSFo1 3000200taniffffpiffl l AlIpFl l Kl KlKpFl K情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)幾點(diǎn)結(jié)論幾點(diǎn)結(jié)論( (1) )在滿足深度負(fù)反饋的條件下,輸出電流Io與輸入差壓Pi成正比。( (2) )改變調(diào)零彈簧作用力Fo可調(diào)整變送器的零點(diǎn)。( (3) )調(diào)整（adjust）變送器的量程（span）可通過改變tan和Kf來實(shí)現(xiàn)。( (4) )零點(diǎn)（zero）和量程應(yīng)反復(fù)調(diào)整。情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)力平衡式差壓變送器的缺點(diǎn)力平衡式差壓變送器的缺點(diǎn)精度（precision）低（最高為0.5）存在死區(qū)(dead zone)性能不穩(wěn)定，故

12、障率較高調(diào)校不方便體積大線性度(degree of linearity)不好回差(return difference)大現(xiàn)已基本退出歷史舞臺(tái)。取而代之的是電容式、擴(kuò)散硅式現(xiàn)已基本退出歷史舞臺(tái)。取而代之的是電容式、擴(kuò)散硅式和其他新工藝技術(shù)的差壓變送器和其他新工藝技術(shù)的差壓變送器。情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)2.電容式差壓變送器電容式差壓變送器2.1 差動(dòng)電容原理差動(dòng)電容原理P填充物填充物情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)如果讓如果讓V保持恒定，則保持恒定，則V與與x成正比關(guān)系，如果成正比關(guān)系，如果x與所加外力成正與所加外力成正比關(guān)系，那么我們可通過測(cè)得比關(guān)系，那么我們可通過測(cè)得V即可得到外力即可得

13、到外力P的大小。的大小。這就是差動(dòng)電容傳感器的原理。這就是差動(dòng)電容傳感器的原理。情境一：差壓變送器的使用與維護(hù) 被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力進(jìn)入高、低兩壓力室，作用在被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力進(jìn)入高、低兩壓力室，作用在元件元件（即敏感元件（即敏感元件sensor）的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離膜片和）的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離膜片和元件內(nèi)的填充液元件內(nèi)的填充液傳送到預(yù)張緊的測(cè)量膜片兩側(cè)傳送到預(yù)張緊的測(cè)量膜片兩側(cè) 。測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣體上的電極各組成一個(gè)。測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣體上的電極各組成一個(gè)電容器，在無壓力進(jìn)入或兩側(cè)電容器，在無壓力進(jìn)入或兩側(cè) 壓力相等時(shí)，測(cè)量膜片處于中間位置，兩側(cè)兩壓力相等時(shí)，測(cè)量膜片處于中間位置

14、，兩側(cè)兩電容器的電容量相等。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位電容器的電容量相等。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位移和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量不等。通過檢測(cè)，放大轉(zhuǎn)換成移和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量不等。通過檢測(cè)，放大轉(zhuǎn)換成420mADC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào).情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)2.2電容式差壓變送器原理框圖電容式差壓變送器原理框圖情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)2.3電容式差壓變送器整體結(jié)構(gòu)電容式差壓變送器整體結(jié)構(gòu)情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)電容式差壓變送器的優(yōu)點(diǎn)電容式差壓變送器的優(yōu)點(diǎn)精度精度(precision)高（一般能達(dá)到高（一般能達(dá)到0.1以上）以上

15、）溫度穩(wěn)定性溫度穩(wěn)定性(stability)好（一般可達(dá)好（一般可達(dá)-4085攝氏度）攝氏度）體積小體積小抗震性抗震性(antiknock characteristics )好好無死區(qū)無死區(qū)(dead zone)線性度好線性度好(degree of linearity)使用壽命長使用壽命長目前，世界上各大儀表公司幾乎都推出了自己的目前，世界上各大儀表公司幾乎都推出了自己的電容式差壓變送器。電容式差壓變送器。羅斯蒙特羅斯蒙特（ Rosemount ） 、 ABB、橫河（、橫河（YOKOGAWA）、）、西門子（西門子（Simens）、）、E+H、Smar、霍尼威爾（、霍尼威爾（ Honeywell

16、 ）情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)幾種電容式差壓變送器幾種電容式差壓變送器情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)3.擴(kuò)散硅式壓力變送器擴(kuò)散硅式壓力變送器 介質(zhì)壓力通過不銹鋼隔離膜片、密封硅油，傳輸?shù)綌U(kuò)散硅膜片上。同時(shí)介質(zhì)壓力通過不銹鋼隔離膜片、密封硅油，傳輸?shù)綌U(kuò)散硅膜片上。同時(shí)參考端的壓力（大氣壓、絕壓或密封壓）作用于膜片的另一側(cè)。這樣在參考端的壓力（大氣壓、絕壓或密封壓）作用于膜片的另一側(cè)。這樣在膜片兩邊加上差壓產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力，使膜片的一側(cè)壓縮，另一側(cè)拉伸，兩膜片兩邊加上差壓產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力，使膜片的一側(cè)壓縮，另一側(cè)拉伸，兩個(gè)應(yīng)變電阻片位于壓縮區(qū)內(nèi)，另兩個(gè)應(yīng)變電阻位于拉伸區(qū)，在電氣性能個(gè)應(yīng)變電阻片位于壓縮

17、區(qū)內(nèi)，另兩個(gè)應(yīng)變電阻位于拉伸區(qū)，在電氣性能上，它們連接成一個(gè)全動(dòng)態(tài)惠斯登電橋，以增大輸出信號(hào)。上，它們連接成一個(gè)全動(dòng)態(tài)惠斯登電橋，以增大輸出信號(hào)。 3.1擴(kuò)散硅擴(kuò)散硅(siliconizing) 壓力變送器原理壓力變送器原理情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)惠斯通電橋惠斯通電橋情境一：差壓變送器的使用與維護(hù) 惠斯登電橋惠斯登電橋(Wheatstone bridge)采用恒流源供電，這樣，采用恒流源供電，這樣，電橋的輸出不受溫度的影響?；菟沟请姌驒z測(cè)出電阻的變電橋的輸出不受溫度的影響?；菟沟请姌驒z測(cè)出電阻的變化后，經(jīng)過差分放大器，輸出信號(hào)再經(jīng)過電壓電流的轉(zhuǎn)換，化后，經(jīng)過差分放大器，輸出信號(hào)再經(jīng)過電壓

18、電流的轉(zhuǎn)換，變換成相應(yīng)的電流，該電流信號(hào)通過非線性矯正電路的補(bǔ)變換成相應(yīng)的電流，該電流信號(hào)通過非線性矯正電路的補(bǔ)償，即產(chǎn)生與輸入信號(hào)成線性關(guān)系的償，即產(chǎn)生與輸入信號(hào)成線性關(guān)系的4-20mADC標(biāo)準(zhǔn)輸出標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)。信號(hào)。情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)擴(kuò)散硅壓力變送器原理擴(kuò)散硅壓力變送器原理情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)擴(kuò)散硅式壓力變送器擴(kuò)散硅式壓力變送器情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)擴(kuò)散硅式壓力變送器的優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)散硅式壓力變送器的優(yōu)點(diǎn)t成本低成本低t體積小體積小t精度低（一般為精度低（一般為0.5）t溫度指標(biāo)較差，溫漂大溫度指標(biāo)較差，溫漂大t使用壽命短使用壽命短較重要的場(chǎng)合推薦使用電容式差壓和壓力變送器較重要的場(chǎng)合推薦使用電容式差壓和壓力變送器理解電容式和擴(kuò)散硅式差壓變送器的基本原理和應(yīng)用特點(diǎn)即可，電路細(xì)節(jié)不做重點(diǎn)。 擴(kuò)散硅式壓力變送器的缺點(diǎn)擴(kuò)散硅式壓力變送器的缺點(diǎn)情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)4.彈簧管壓力表（彈簧管壓力表（Bourdon spring pressure gage ）4.1彈簧管壓力表原理：彈簧管壓力表原理：情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)情境一：差壓變送器的使用與維護(hù)情境一：差壓