變送器知識(shí)講解.2課件

1、變送器知識(shí)講解（壓力、差壓） 目錄一、變送器原理與使用二 、變送器技術(shù)特性三 、變送器的應(yīng)用四、手操器的連接 測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)一、變送器原理與使用 差動(dòng)電容式壓力變送器的測(cè)量部分常采用差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)，如上圖所示。中心可動(dòng)極板與兩側(cè)固定極板構(gòu)成兩個(gè)平面型電容HC 和LC ?？蓜?dòng)極板與兩側(cè)固定極板形成兩個(gè)感壓腔室，介質(zhì)壓力是通過(guò)兩個(gè)腔室中的填充液作用到中心可動(dòng)極板。一般采用硅油等理想液體作為填充液，被測(cè)介質(zhì)大多為氣體或液體。隔離膜片的作用既傳遞壓力，又避免電容極板受損。當(dāng)正負(fù)壓力(差壓)由正負(fù)壓導(dǎo)壓口加到膜盒兩邊的隔離膜片上時(shí)，通過(guò)腔室內(nèi)硅油液體傳遞到中心測(cè)量膜片上，中心感壓膜片產(chǎn)生位移，

2、使可動(dòng)極板和左右兩個(gè)極板之間的間距不相對(duì)，形成差動(dòng)電容，若不考慮邊緣電場(chǎng)影響，該差動(dòng)電容可看作平板電容。差動(dòng)電容的相對(duì)變化值與被測(cè)壓力成正比，與填充液的介電常數(shù)無(wú)關(guān)，從原理上消除了介電常數(shù)的變化給測(cè)量帶來(lái)的誤差。一、變送器原理與使用（1）電氣接線 拆下標(biāo)記“FIELD TERMINALS”電子外殼。將正極導(dǎo)線接到“PWR/COMN”接線端子上，負(fù)極導(dǎo)線接到“-”接線端子上。注意不得將帶電信號(hào)線與測(cè)試端子（test）相連，因通電將損壞測(cè)試線路中的測(cè)試二極管。應(yīng)使用屏蔽的雙絞線以獲得最佳的測(cè)量效果，為了保證正確通訊，應(yīng)使用24AWG或更高的電纜線。用導(dǎo)管塞將變送器殼體上未使用的導(dǎo)管接口密封。重新擰

3、上表蓋。（2）電子室旋轉(zhuǎn)電子室可以旋轉(zhuǎn)以便數(shù)字顯示位于最好的觀察位置。旋轉(zhuǎn)時(shí)，先松開殼體旋轉(zhuǎn)固定螺釘。然后進(jìn)行調(diào)整。一、變送器原理與使用2. 變送器的使用3. 投運(yùn)和零點(diǎn)校驗(yàn)一體化三閥組與差壓變送器投入運(yùn)行時(shí)的操作程序： 首先，打開差壓變送器上兩個(gè)排污閥，而后打開平衡閥，再慢慢打開二個(gè)截止閥，將導(dǎo)壓管內(nèi)的空氣或污物排除掉，關(guān)閉二個(gè)排污閥，再關(guān)閉平衡閥，變送器即可投入運(yùn)行。 差壓變送器零點(diǎn)在線校驗(yàn)操作程序：先打開平衡閥，關(guān)閉二個(gè)截止閥，即可對(duì)變送器進(jìn)行零點(diǎn)校驗(yàn)。三閥組的調(diào)整狀態(tài)如下圖所示。以羅斯蒙特3051型差壓變送器為例介紹差壓變送器的調(diào)零。松開電子殼體上防爆牌的螺釘，旋轉(zhuǎn)防爆牌，露出零點(diǎn)調(diào)節(jié)

4、按鈕。（注意，有兩個(gè)按鈕，一個(gè)為零點(diǎn)調(diào)節(jié)按鈕 （ZERO），另一個(gè)為恢復(fù)默認(rèn)設(shè)置按鈕（SPAN），注意選擇零點(diǎn)調(diào)節(jié)按鈕。給變送器加壓，壓力值等于4mA輸出對(duì)應(yīng)的壓力值。按下零點(diǎn)調(diào)節(jié)按鈕2秒鐘，檢查輸出是否變成4mA。帶有表頭的變送器會(huì)顯示“ZERO PASS”。一、變送器原理與使用二 、變送器技術(shù)特性1. 測(cè)量范圍、上下限及量程每個(gè)用于測(cè)量的變送器都有測(cè)量范圍，它是該儀表按規(guī)定的精度進(jìn)行測(cè)量的被測(cè)變量的范圍。測(cè)量范圍的最小值和最大值分別稱為測(cè)量下限（LRV）和測(cè)量上限(URV),簡(jiǎn)稱下限和上限。變送器的量程可以用來(lái)表示其測(cè)量范圍的大小，是其測(cè)量上限值與下限值的代數(shù)差即： 量程=測(cè)量上限值一測(cè)量

5、下限值 使用下限與上限可完全表示變送器的測(cè)量范圍，也可確定其量程。在實(shí)際測(cè)量中，為了正確選擇變送器的量程大小，提高測(cè)量準(zhǔn)確度，常常需要將測(cè)量的起點(diǎn)遷移到某一數(shù)值(正值或負(fù)值)，這就是所謂零點(diǎn)遷移。在未加遷移時(shí)，測(cè)量起始點(diǎn)為零；當(dāng)測(cè)量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽禃r(shí)，稱為正遷移；反之，當(dāng)測(cè)量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋回?fù)值時(shí)，稱為負(fù)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)的下限值與測(cè)量信號(hào)的下限值相對(duì)應(yīng)。下圖為變送器零點(diǎn)遷移前后的輸入輸出特性。由圖中可以看出，零點(diǎn)遷移后變送器的輸入-輸出特性沿x坐標(biāo)向右或向左平移了一段距離，其斜率并沒(méi)有改變，即變送器的量程不變。若采用零點(diǎn)遷移，再輔以量程壓縮，可以

6、提高儀表的測(cè)量精確度和靈敏度。二 、變送器技術(shù)特性零點(diǎn)正、負(fù)遷移是指變送器零點(diǎn)的可調(diào)范圍，但它和零點(diǎn)調(diào)整是不一樣的。零點(diǎn)調(diào)整是在變送器輸入信號(hào)為零，而輸出不為零(下限)時(shí)的調(diào)整；而零點(diǎn)正、負(fù)遷移，是在變送器的輸入不為零時(shí)，輸出調(diào)至零(下限)的調(diào)整。如果差壓變送器的低壓引入口有輸入壓力，高壓引入口沒(méi)有，則將輸出調(diào)至零(下限)時(shí)的調(diào)整，稱為負(fù)遷移；如果差壓變送器的高壓引入口有輸入壓力，低壓引入口沒(méi)有，則把輸出調(diào)至零(下限)的調(diào)整，稱為正遷移。由于遷移是在變送器有輸入時(shí)的零點(diǎn)調(diào)整，所以遷移量是以能遷移多少輸入信號(hào)來(lái)表示，或是以測(cè)量范圍的百分之多少來(lái)表示。二 、變送器技術(shù)特性 由于同一臺(tái)變送器，其使用

7、范圍有大有小，所以遷移量也成了有大有小。大多數(shù)廠家生產(chǎn)的變送器，遷移量都是以最大量程的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示的。例如有的變送器零點(diǎn)正負(fù)遷移為最大量程的100，這就是說(shuō)，如果變送器的測(cè)量范圍為031.1kPa至0186.8kPa，則當(dāng)變送器高或低壓引入口通0186.8kPa范圍內(nèi)的任意壓力時(shí)，其零點(diǎn)都可以遷到4mA。不過(guò)高壓引入口通186.8kPa的壓力已經(jīng)是測(cè)量范圍上限了，再通就是超壓，把零點(diǎn)調(diào)成4mA DC不是不可能，但已是沒(méi)有意義了，所以一般還補(bǔ)充一句，零點(diǎn)遷移量與使用量程之和不能超過(guò)測(cè)量范圍的限值。即二 、變送器技術(shù)特性3.四線制與二線制 變送器大都安裝在現(xiàn)場(chǎng)，其輸出信號(hào)送至控制室中，而它的供電又

8、來(lái)自控制室。變送器的信號(hào)傳送和供電方式通常有兩種：（1） 四線制供電電源與輸出信號(hào)分別用兩根導(dǎo)線傳輸，其接線方式如圖所示。這樣的變送器稱為四線制變送器。DDZ-系列儀表的變送器采用這種接線形式。由于電源與信號(hào)分別傳送，因此對(duì)電流信號(hào)的零點(diǎn)及元件的功耗沒(méi)有嚴(yán)格的要求。供電電源可以是交流(220V)電源或直流(24V)電源，輸出信號(hào)可以是死零點(diǎn)(010mA)或活零點(diǎn)(420mA)。二 、變送器技術(shù)特性 四線制傳輸 二線制傳輸二 、變送器技術(shù)特性（2）二線制對(duì)于二線制變送器，同變送器連接的導(dǎo)線只有兩根，這兩根導(dǎo)線同時(shí)傳輸供電電源和輸出信號(hào)，如圖所示?？梢?，電源、變送器和負(fù)載電阻是串聯(lián)的。二線制變送器

9、相當(dāng)于一個(gè)可變電阻，其阻值由被測(cè)參數(shù)控制。當(dāng)被測(cè)參數(shù)改變時(shí)，變送器的等效電阻隨之變化，因此流過(guò)負(fù)載的電流也變化。二線制變送器必須滿足如下條件：變送器的正常工作電流，必須等于或小于信號(hào)電流的最小值由于電源線和信號(hào)線公用，電源供給變送器的功率是通過(guò)信號(hào)電流提供的。在變送器輸出電流為下限值時(shí)，應(yīng)保證它內(nèi)部的半導(dǎo)體器件仍能正常工作。因此，信號(hào)電流的下限值不能過(guò)低。因?yàn)樵谧兯推鬏敵鲭娏鞯南孪拗禃r(shí)，半導(dǎo)體器件必須有正常的靜態(tài)工作點(diǎn)，需要由電源供給正常工作的功率，因此信號(hào)電流必須有活零點(diǎn)。國(guó)際統(tǒng)一電流信號(hào)采用420mADC，為制作二線制變送器創(chuàng)造了條件。二 、變送器技術(shù)特性4. 供電方式 電動(dòng)儀表都需要電源

10、供給能量，供電方式在電動(dòng)儀表中也是一個(gè)重要問(wèn)題。現(xiàn)在的電動(dòng)儀表大致有兩種供電方式：交流供電和直流集中供電。 (1)交流供電。在各個(gè)儀表中分別引入工頻220V交流電壓，再用變壓器降壓，然后進(jìn)行整流、濾波及穩(wěn)壓作為各自的電源，在早期的電動(dòng)儀表系統(tǒng)中多用這種供電方式。缺點(diǎn)是：這種供電方式需要在每塊表中附加電源變壓器、整流器及穩(wěn)壓器線路，因此增加了儀表的體積和重量；變壓器的發(fā)熱增加了儀表的溫升；220V交流直接引入儀表中，降低了儀表的安全性。(2)直流集中供電。直流集中供電是各個(gè)儀表統(tǒng)一由直流低電壓電源箱供電。工頻220V交流電壓在電源箱中進(jìn)行變壓、整流、濾波以及穩(wěn)壓后供給各儀表電源。集中供電的好處很

11、多： 每塊表省去了電源變壓器、整流及穩(wěn)壓部分，從而縮小了儀表的體積，減輕了儀表的重量，并減少了發(fā)熱元部件，使儀表溫升降低； 由于采用直流低電壓集中供電，可以采取防停電措施，所以當(dāng)工業(yè)用220V交流電斷電時(shí)，能直接投入直流低電壓(如24V)備用電源，從而構(gòu)成無(wú)停電裝置； 沒(méi)有工業(yè)用220V交流電進(jìn)入儀表，為儀表的防爆提供了有利條件。二 、變送器技術(shù)特性5. 阻尼特性 差壓變送器常用來(lái)和節(jié)流裝置配合測(cè)量流體流量，也可根據(jù)靜壓原理測(cè)量容器內(nèi)的介質(zhì)液位，流量、液位這兩種物理參數(shù)有時(shí)很容易波動(dòng)，致使記錄曲線很粗很大，看不清楚，為此變送器內(nèi)一般都有阻尼(濾波)裝置。 阻尼特性以變送器傳送時(shí)間常數(shù)來(lái)表示，傳

12、送時(shí)間常數(shù)是指輸出由0升到最大值的63.2時(shí)的時(shí)間常數(shù)。阻尼越大，則時(shí)間常數(shù)越長(zhǎng)。 變送器的傳送時(shí)間分兩部分，一部分是組成儀表的各環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，這一部分是不能調(diào)的，電動(dòng)變送器大概為零點(diǎn)幾秒；另一部分是阻尼電路的時(shí)間常數(shù)，這一部分是可以調(diào)的，從幾秒到十幾秒。二 、變送器技術(shù)特性(a)孔板 （b）噴嘴 （c）文丘里管 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件三 、變送器的應(yīng)用2. 內(nèi)藏孔板流量計(jì) 內(nèi)藏孔板流量計(jì)是將節(jié)流元件設(shè)計(jì)在差壓變送器的檢測(cè)部件內(nèi)部，用以測(cè)量微小流量的一種變送器。它屬于差壓類流量計(jì)中的一種。這種儀表適用于測(cè)量50以下管道的流體流量。因?yàn)榭装迩堆b在變送器內(nèi)部，和變送器做成一體，所以沒(méi)有常規(guī)節(jié)流元件那樣的引

13、壓裝置，安裝特別簡(jiǎn)單。差壓變送器是成熟儀表，精度高，穩(wěn)定性好，一般儀表人員都比較熟悉。它和小口徑節(jié)流裝置制作成一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，無(wú)可動(dòng)部件，適應(yīng)介質(zhì)范圍廣，氣體、液體、蒸汽均可測(cè)量。三 、變送器的應(yīng)用 -一液體密度，kg/m3; g一重力加速度，m/s2。通過(guò)測(cè)靜壓來(lái)測(cè)量容器液位的靜壓液位計(jì)，可分為兩類: 用于測(cè)量開口容器液位的壓力式液位計(jì);下圖為開口容器液位測(cè)量示意圖，測(cè)量?jī)x表可以用差壓變送器，也可以用壓力變送器。用差壓時(shí)，低壓引壓口通大氣。三 、變送器的應(yīng)用開口容器液位測(cè)量示意圖 閉口容器液位測(cè)量示意圖三 、變送器的應(yīng)用 用于測(cè)量閉口容器液位的差壓式液位計(jì)。用靜壓式液位計(jì)測(cè)量閉口容器液位

14、時(shí)，變送器的示值除了與液柱的靜壓力有關(guān)外，還與液位上面的氣相壓力有關(guān)，所以變送器的輸出既受液位的變化，還受氣相壓力的變化而變化。為了消除氣相壓力的影響，需要采用差壓式液位計(jì)測(cè)量，如上圖閉口容器的液位測(cè)量示意圖所示。容器底部壓力引至變送器高壓側(cè)，上部壓力引至變送器低壓側(cè)。三 、變送器的應(yīng)用1內(nèi)管容室，2一冷凝室;3，5一接桿;4一汽包 雙室平衡容器的工作原理三 、變送器的應(yīng)用四、手操器的連接變送器以羅斯蒙特3051，手操器以HART 375為例進(jìn)行介紹。1、連接方式3051 或其它壓力變送器與HART 375 手操器的接線如圖所示，現(xiàn)場(chǎng)可接在表的電源端子處，控制室可接在信號(hào)端子處?；芈冯娮钁?yīng)保證

15、在2501000 的范圍內(nèi)。1.1 進(jìn)入在線畫面打開電源開關(guān)，等待HART 375進(jìn)入主菜單畫面，如圖所示界面，此界面有五個(gè)選項(xiàng)欄，分別為：HART 應(yīng)用、現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用、手操器設(shè)置、與PC通訊和寫字板。HART 375主界面四、手操器的連接使用光標(biāo)筆雙擊“HART 應(yīng)用欄”，如果手操器與變送器通訊正常，則畫面應(yīng)轉(zhuǎn)入在線畫面，如圖所示界面，這個(gè)界面會(huì)顯示在線變送器的各個(gè)實(shí)時(shí)參數(shù)，比如實(shí)時(shí)的過(guò)程變量值、電流輸出值、量程上限與下限值，其中最重要的是儀表設(shè)置這個(gè)選項(xiàng)，他是變送器能夠進(jìn)行組態(tài)的關(guān)鍵菜單。與變送器連接在線畫面四、手操器的連接2、 3051型變送器的組態(tài)：3051型變送器常用HART手操器進(jìn)

16、行組態(tài)。對(duì)常用的變送器功能，列出了快捷鍵指令序列。只要在聯(lián)機(jī)（Online）菜單中，按下這些快捷鍵指令序列，即可執(zhí)行所需要的變送器功能。步驟如下；1.3.2.1 擰下變送器接線盒端蓋，將HART手操器的“+”、“-”表筆，分別掛在變送器“LOOP”回路的“+”、“-”接線端子上；打開手操器電源，選擇“On line”，使手操器處于聯(lián)機(jī)狀態(tài)，即可以出現(xiàn)聯(lián)機(jī)（Online）菜單。（注：以下組態(tài)均是快捷鍵指令）四、手操器的連接四、手操器的連接1.3.2.2設(shè)定過(guò)程變量單位：1（設(shè)備設(shè)置），3（基本設(shè)置），2（單位）；1.3.2.3設(shè)定輸出模式（即設(shè)定變送器的輸出為線性或平方根）：1（設(shè)備設(shè)置），3（

17、基本設(shè)置），5（輸出功能）；1.3.2.4重設(shè)量程（即設(shè)定4mA和20mA分別對(duì)應(yīng)的過(guò)程量的值）：4（量程下限值）或5（量程上限值）。注意：該量程值應(yīng)在變送器的量程范圍內(nèi)； 當(dāng)位于電子線路板面板上的變送器保護(hù)功能跳線開關(guān)位于“ON”位置，將不能調(diào)整零點(diǎn)和量程。1.3.2.5設(shè)定阻尼：1（設(shè)備設(shè)置），3（基本設(shè)置），6（阻尼）；四、手操器的連接1.3.2.6微調(diào)：當(dāng)傳感器校驗(yàn)的最大引用誤差不滿足現(xiàn)場(chǎng)精確度（一般為0.25）要求時(shí)，需要對(duì)變送器進(jìn)行微調(diào)。變送器的微調(diào)可分為傳感器微調(diào)（模數(shù)微調(diào)）和輸出微調(diào)（數(shù)模微調(diào)）兩種。在決定使用哪一個(gè)微調(diào)步驟時(shí)，首先確定是變送器線路板的模/數(shù)轉(zhuǎn)換部分要校驗(yàn)，還是

18、數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分要校驗(yàn)，可按以下步驟進(jìn)行：1.3.2.6.1 將壓力源、HART手操器和數(shù)字式讀數(shù)裝置與變送器相連1.3.2.6.1.2使變送器與手操器見通訊；1.3.2.6.1.3給變送器施加一定的壓力（如100KPa）；1.3.2.6.1.4將所加壓力與手操器聯(lián)機(jī)（Online）菜單上的“過(guò)程變量”（PV）相比較，如果兩值不符，且測(cè)試設(shè)備準(zhǔn)確無(wú)誤，則要進(jìn)行傳感器微調(diào)；四、手操器的連接1.3.2.6.1.5將手操器聯(lián)機(jī)菜單上的“模擬量輸出（AO）”與數(shù)字式讀數(shù)裝置上的讀數(shù)相比較。如果兩值不符，且測(cè)試設(shè)備準(zhǔn)確無(wú)誤，則可進(jìn)行輸出微調(diào)；下面分別介紹兩種微調(diào)的方法。1.3.2.6.2傳感器微調(diào)（即模數(shù)

19、微調(diào)）：包括零點(diǎn)微調(diào)和完全微調(diào)1.3.2.6.2.1零點(diǎn)微調(diào)1.3.2.6.2.1.1變送器通大氣，并且將手操器與測(cè)量回路相連；1.3.2.6.2.1.2從手操器主菜單中選擇1（設(shè)備設(shè)置）、2（診斷和維修）、3（校驗(yàn)）、3（傳感器微調(diào)）、1（零點(diǎn)微調(diào)）；注意：變送器必須在真零（以零為基礎(chǔ)）的3%之內(nèi)，才可進(jìn)行零點(diǎn)微調(diào)。1.3.2.6.2.1.3依照手操器提供的指令完成零點(diǎn)微調(diào)的調(diào)整。1.3.2.6.2.2完全微調(diào)1.3.2.6.2.2.1完全微調(diào)時(shí)需連上壓力輸入源（精度至少三倍于變送器精度）、HART手操器、讀數(shù)裝置及變送器，和電源。四、手操器的連接2.6.2.2.2從聯(lián)機(jī)菜單中選擇1（設(shè)備設(shè)

20、置）、2（診斷和維修）、3（校驗(yàn)）、2（下限傳感器微調(diào)）1.3.2.6.2.2.3遵循手操器提供的指令，完成對(duì)下限值的調(diào)整；1.3.2.6.2.2.4重復(fù)以上步驟調(diào)整上限值，將步驟2中的2（下限傳感器微調(diào)）用3（上限傳感器微調(diào)）代替即可。1.3.2.6.3輸出微調(diào)（即數(shù)/模微調(diào)）：1.3.2.6.3.1在聯(lián)機(jī)菜單中選擇1（設(shè)備設(shè)置）、2（診斷和維修）、3（校驗(yàn)）、2（輸出微調(diào)）、1（數(shù)/模微調(diào)）。并將控制回路設(shè)定在手動(dòng)方式，選擇“OK”；1.3.2.6.3.2 根據(jù)“連接參考表”的提示，將一個(gè)精確的參考安培表與變送器相連；注意+、-；連接好后選擇“OK”；1.3.2.6.3.3 在“將現(xiàn)場(chǎng)裝置輸出設(shè)定為4mA”提示下，選擇“OK”，則變送器輸出應(yīng)為4mA；1.3.2.6.3.4記錄下參考表的實(shí)際數(shù)值，在“輸入儀表值”提示下將該值鍵入，手操器提示核實(shí)輸出值是否等于參考表上的值1.3.2.6.3.5 如果參考表上的數(shù)值等于變送器輸出值，則可選擇1（Yes）；否則，可選擇2（No）。如果選擇1，則可進(jìn)入步驟2.6.3.6如果選擇2，則要重復(fù)步驟2.6.3