情境一-差壓變送器的使用與維護(hù)課件

1、情境一 差壓變送器的使用與維護(hù) 主講教師：甄玉杰任務(wù)名稱：差壓變送器的使用與校驗(yàn)任務(wù)要求：(1) 構(gòu)建水箱液位測量系統(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。1、聯(lián)絡(luò)信號和傳輸方式1) 單元組合儀表的聯(lián)絡(luò)信號1.聯(lián)絡(luò)信號的類型 氣動儀表信號：20100Kpa的氣壓信號 電動儀表信號：420mA的電流。一、知識準(zhǔn)備3）電流范圍選多大？范圍大的優(yōu)點(diǎn)：則信號分辨率高，有利于提高測量精度范圍大的缺點(diǎn)：功耗高，不利于減小儀表體積4）信號下限如何選？信號下限為零的優(yōu)點(diǎn)：便于信號處理運(yùn)算和指示（對模擬式儀表而言，而對數(shù)字式儀表則無所謂）。信號下限為零的缺點(diǎn)：機(jī)械零點(diǎn)和電氣零點(diǎn)不分不便

2、于故障判斷；無法實(shí)現(xiàn)兩線制供電。信號下限不為零的優(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。所以信號下限不為零所以信號范圍應(yīng)適中權(quán)衡上述各種因素國際電工委員會（IEC）統(tǒng)一規(guī)定了儀表電信號的制式標(biāo)準(zhǔn)：420mA的電流信號（即DDZ 型信號）由于歷史原因目前還存在其他信號制式：010mA的電流信號（即DDZ型信號）15V的電壓信號（即DDZ 型信號）2504-20mA1-5V3、變送器與儀表間的信號傳輸2）兩線制傳輸:1）四線制傳輸:一般用于型信號系統(tǒng)。缺點(diǎn):耗用電纜較多，且無法實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。只能用于零點(diǎn)不為零的信號的傳輸（例如420mA）優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約電纜，可實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。實(shí)施

3、步驟：1.小組成員討論，完成任務(wù)單 3-8題。2. 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)。4.按圖接線，構(gòu)成兩線制水位測量系統(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。6.完成任務(wù)單 二（3 ）題2.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(detection )、放大(amplifier)、反饋三部分構(gòu)成。變送器原理框圖檢測元件C放大K反饋F調(diào)零、遷移xyz0如果K1，則有4.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的上限ymax與測量值上限xmax相對應(yīng)。yxxminXmax變送器量程調(diào)

4、整ymaxxmaxyxxmin變送器零點(diǎn)調(diào)整ymaxxmax4.2mA4mA零點(diǎn)調(diào)整：目的是使變送器輸出信號的下限ymin與測量值下限xmin相對應(yīng)。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的下限ymin與測量值下限xmin相對應(yīng)。在xmin0時叫做零點(diǎn)調(diào)整，在xmin！0時叫做零點(diǎn)遷移，并且當(dāng)xmin0時叫做零點(diǎn)正遷移，當(dāng)xmin0時叫做零點(diǎn)負(fù)遷移。變送器零點(diǎn)負(fù)遷移yxxminymaxxmaxyxxminymaxxmaxxmaxxminxminxmax2 三、差壓變送器和壓力變送器1.力平衡式差壓變送器原理1.1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

5、工作的力平衡式差壓變送器原理框圖檢測元件C放大K反饋F調(diào)零、遷移xyz0主杠桿差動變壓器放大器反饋動圈膜盒力平衡式差壓變送器的結(jié)構(gòu)示意圖幾點(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。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，故障率較高調(diào)校不方便體積大線性度(degree of linearity)不好回差(return differe

6、nce)大現(xiàn)已基本退出歷史舞臺。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。如果讓V保持恒定，則V與x成正比關(guān)系，如果x與所加外力成正比關(guān)系，那么我們可通過測得V即可得到外力P的大小。這就是差動電容傳感器的原理。 被測介質(zhì)的兩種壓力進(jìn)入高、低兩壓力室，作用在元件（即敏感元件sensor）的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離膜片和元件內(nèi)的填充液傳送到預(yù)張緊的測量膜片兩側(cè) 。測量膜片與兩側(cè)絕緣體上的電極各組成一個電容器，在無壓力進(jìn)入或兩側(cè) 壓力相等時，測量膜片處于中間位置，兩側(cè)兩電容器的電容量相等。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時，致使測量膜片產(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，放大

7、轉(zhuǎn)換成420mADC標(biāo)準(zhǔn)信號.2.3電容式差壓變送器整體結(jié)構(gòu)電容式差壓變送器的優(yōu)點(diǎn)精度(precision)高（一般能達(dá)到0.1以上）溫度穩(wěn)定性(stability)好（一般可達(dá)-4085攝氏度）體積小抗震性(antiknock characteristics )好無死區(qū)(dead zone)線性度好(degree of linearity)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電容式差壓變送器。羅斯蒙特（ Rosemount ） 、 ABB、橫河（YOKOGAWA）、西門子（Simens）、E+H、Smar、霍尼威爾（ Honeywell ）幾種電容式差壓變送器惠斯通電橋 惠斯

8、登電橋(Wheatstone bridge)采用恒流源供電，這樣，電橋的輸出不受溫度的影響。惠斯登電橋檢測出電阻的變化后，經(jīng)過差分放大器，輸出信號再經(jīng)過電壓電流的轉(zhuǎn)換，變換成相應(yīng)的電流，該電流信號通過非線性矯正電路的補(bǔ)償，即產(chǎn)生與輸入信號成線性關(guān)系的4-20mADC標(biāo)準(zhǔn)輸出信號。擴(kuò)散硅壓力變送器原理擴(kuò)散硅式壓力變送器擴(kuò)散硅式壓力變送器的優(yōu)點(diǎn)成本低體積小精度低（一般為0.5）溫度指標(biāo)較差，溫漂大使用壽命短較重要的場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)4.彈簧管壓力表（Bourdon spring pr

9、essure gage ）4.1彈簧管壓力表原理： 彈簧管壓力表,是利用彈性元件受力后產(chǎn)生變形而引起位移,經(jīng)過連桿和齒輪傳動機(jī)構(gòu)放大,傳遞到儀表的指針上,指示出被測壓力的數(shù)值的。 其敏感元件是彈簧管,它一端是封死的自由端,另一端焊接在引壓接頭上。 被測介質(zhì)由接頭引入彈簧管,介質(zhì)的壓力使彈簧管的自由端向上方擴(kuò)張,通過拉桿使扇形齒輪作逆時針方向偏轉(zhuǎn),從而使中心齒輪帶動同心的指針作順時針方向偏轉(zhuǎn),在面板上指示出被測的壓力數(shù)值。游絲是用來克服因扇形齒輪和中心齒輪的間隙而產(chǎn)生的儀表偏差。彈簧管的材料是根據(jù)所測量的范圍和測量介質(zhì)不同而選用不同的金屬。 P p青銅材質(zhì)4.2彈簧管壓力表使用的注意事項(xiàng)：1.量

10、程的選擇 在壓力波動不大的情況下，被測壓力的最大值不應(yīng)大于表量程的3/4； 在壓力波動較大的情況下，被測壓力的最大值不應(yīng)大于表量程的2/3； 為保證測量精度，被測壓力值不應(yīng)小于表量程的1/3。常見的壓力系列值有：0-0.6Mpa； 0-1Mpa； 0-1.6Mpa； 0-2.5Mpa； 0-6Mpa； 0-10Mpa等，最大可達(dá)0-100Mpa；2.被測介質(zhì) 如果被測介質(zhì)對銅有腐蝕作用，則應(yīng)選擇不銹鋼或其他特種材質(zhì)的彈簧管壓力表； 如果被測介質(zhì)具有強(qiáng)腐蝕性（如濃硫酸），則應(yīng)加裝隔離罐。 如果被測介質(zhì)為氧氣，則壓力表嚴(yán)禁沾有油脂，否則可能引起爆炸。 彈簧管壓力表的優(yōu)點(diǎn)：1.廉價彈簧管壓力表的缺點(diǎn)

11、：1.精度低（一般只有1.5 級左右，精密型能達(dá)到0.25級）2.壽命短3.量程不能太小，一般在16Kpa以上。彈簧管壓力表一般只能作為就地顯示儀表 由一個普通彈簧管壓力表和一個滑線電阻器(30-200歐姆)等組成,儀表的機(jī)械部分的作用原理與一般彈簧管壓力表相同。由于電阻器放置在齒輪傳動機(jī)構(gòu)上，因此當(dāng)齒輪傳動機(jī)構(gòu)中的扇形齒輪軸產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)時，電阻器的滑動頭也相應(yīng)地偏轉(zhuǎn)，由于滑動頭在電阻器上滑行，使得被測壓力值的變化以電阻值的變化反應(yīng)出來，傳至顯示儀表上，指示出相應(yīng)的讀數(shù)值。同時，也指示相應(yīng)的壓力值。 5.電阻式遠(yuǎn)傳壓力表優(yōu)點(diǎn)：成本低廉（100200元/臺）。缺點(diǎn)：精度低，壽命短。適用于對精度要求不高，又需要信號遠(yuǎn)傳的場合。6.關(guān)于差壓變送器的說明哪些場合需要測量差壓？1）利用截流原理進(jìn)行流量測量(flow rate measure)的場合。流體的靜壓能流體的動壓能 伯努力方程(Bernoulli equation)指出：在同一流管中：P孔板orifice-plate 根據(jù)伯努力方程，可推導(dǎo)出如下結(jié)論：V -流體的平均流速P-節(jié)流體兩端的差壓孔板流量測量系統(tǒng)2）利用差壓原理測量液位的場合雙室平衡容器雙室平衡容器我們所說的“壓力”，實(shí)際上指的是