差壓變送器工作原理

簡介編輯差壓變送器用于防止管道中的介質直接進入變送器里，感壓膜片與變送器之間靠注滿流體的毛細管連接起來。它用于測量液體、氣體或蒸汽的液位、流量和壓力，然后將其轉變成4～20mA DC信號輸出。圖封面為國產品牌的3051差壓變送器。

差壓變送器適用于下述幾種測控情況：

●高溫下粘稠介質

●易結晶的介質●帶有固體顆?；驊腋∥锏某恋硇越橘|

●強腐蝕或劇毒性介質

可消除導壓管泄漏污染周圍環境現象的發生;可免去采用隔離液時，因測量信號的不穩定，需要經常補充隔離液的繁瑣工作。

●連續**測量界面和密度

遠傳裝置可避免不同瞬間介質的交混，從而使測量結果真實地反映過程變化的實際情況。

●衛生清潔要求很高的場合

如食品、飲料和醫藥工業生產中，不僅要求變送器接觸介質部位符合衛生標準，并且應便于沖洗，以

防止不同介質交叉污染。

3設計原理編輯顧名思義差壓變送器所測量的結果是壓強差，即△P=ρg△h。而由于油罐往往是圓柱形，其截面圓的面積S是不變的，那么，重力G=△P·S=ρg△h·S，S不變，G與△P成正比關系。即只要準確地檢測出△P值，與高度△h成反比，在溫度變化時，雖然油品體積膨脹或縮小，實際液位升高或降低，所檢測到的壓力始終是保持不變的。如果用戶需要顯示實際液位，也可以引入介質溫度補償予以解決。4相關參數編輯使用對象：液體、氣體和蒸汽

測量范圍：0～0.1kPa至0～40MPa

輸出信號：4～20mA DC(特殊可為四線制220V AC供電，0～10mA DC輸出)

供電電源：12～45V DC，一般為24V DC

負載特性：與供電電源有關，在某一電源電壓時帶負載能力見圖2，負載阻抗RL與電源電壓Vs關系式為：RL≤50(Vs一12)

指示表：指針式線性指示0～99%刻度或LCD液晶式顯示。

防爆： 隔爆型 ExdIICT6

量程和零點：外部連續可調

正負遷移：零點經過正遷移或負遷移后，量程、測量范圍的上限值和下限值的優良值，

均不能超過測量范圍上限的99%。(智能型：量程比15：1)*大正遷移量為*小調校量程的500%;*大負遷移量為*小調校量程的600%。

溫度范圍：放大器工作溫度范圍：--29～+93℃(LT型為：--25～+70℃)。

灌充硅油的測量元件：-40～+104℃

法蘭式變送器灌充高溫硅油時：-20~+315℃，普通硅油：-40～+149℃

靜壓：4、10、25、32MPa

濕度：相對濕度為5～95%

容積吸取量：<0.16cm3

阻尼(階躍響應)：充硅油時，一般在0.2s到1.67s之間連續可調。

**度： ±0.2%

死區：無(≤0.1%)

穩定性：六個月內(智能型為一年)不超過*大量程的基本誤差優良值

振動影響：在任意軸向上，振動頻率為200Hz時，誤差為測量范圍上限的±0.05%/g

電源影響：小于輸出量程的0.005%/V

負載影響：電源如果穩定，則負載沒有影響。

5注意事項編輯1：切勿用高于36V電壓加到變送器上，導致變送器損壞;

2：切勿用硬物碰觸膜片，導致隔離膜片損壞;

3：被測介質不允許結冰，否則將損傷傳感器元件隔離膜片，導致變送器損壞，必要時需對變送器進行溫度保護，以防結冰;

4：在測量蒸汽或其他高溫介質時，其溫度不應超過變送器使用時的極限溫度，高于變送器使用的極限溫度必須使用散熱裝置;

5：測量蒸汽或其他高溫介質時，應使用散熱管，使變送器和管道連在一起，并使用管道上的壓力傳至變壓器。當被測介質為水蒸氣時，散熱管中要注入適量的水，以防過熱蒸汽直接與變送器接觸，損壞傳感器;

6：在壓力傳輸過程中，應注意以下幾點，

a、變送器與散熱管連接處，切勿漏氣;

b、開始使用前，如果閥門是關閉的，則使用時，應該非常小心、緩慢地打開閥門，以免被測介質直接沖擊傳感器膜片，從而損壞傳感器膜片;

c、管路中必須保持暢通，管道中的沉積物會彈出，并損壞傳感器膜片;

故障分析

1. 調查法：

回顧故障發生前的打火、冒煙、異味、供電變化、雷擊、潮濕、 誤操作、誤維修。

2. 直觀法：

觀察回路的外部損傷、導壓管的泄漏，回路的過熱，供電開關狀態等。

3. 檢測法：

1) 斷路檢測：將懷疑有故障的部分與其它部分分開來，查看故障是否消失，如果消失，則確定故障所在，否則可進下步查找，如：智能差壓變送器不能正常Hart遠程通訊，可將電源從表體上斷開，用現場另加電源的方法為變送器通電進行通訊，以查看是否電纜是否疊加約2kHz的電磁信號而干擾通訊。

2) 短路檢測：在保證安全的情況下，將相關部分回路直接短接，如：差變送器輸出值偏小，可將導壓管斷開，從一次取壓閥外直接將差壓信號直接引到差壓變送器雙側，觀察變送器輸出，以判斷導壓管路的堵、漏的連通性。

3) 替換檢測：將懷疑有故障的部分更換，判斷故障部位。如：懷疑變送器電路板發生故障，可臨時更換一塊，以確定原因。

4)分部檢測：將測量回路分割成幾個部分，如：供電電源、信號輸出、信號變送、信號檢測，按分部分檢查，由簡至繁，由表及里，縮小范圍，找出故障位置。

故障調試步驟

1、查看差壓變送器的電源是否接反了，電源正負極是不是接正確了。

2、測量變送器的供電電源，是否有24V直流電壓;必須保證供給變送器的電源電壓≥12V(即變送器電源輸入端電壓≥12V)。如果沒有電源則應檢查回路是否斷線、檢測儀表是否選取錯誤(輸入阻抗應≤250Ω)等等。

3、如果壓力變送器是帶表頭的，需要檢查表頭是否損壞(可以先將表頭的兩根線短路，如果短路后正常，則說明是表頭損壞)，如果是表頭損壞，則需另換表頭。

4、如果是差壓壓力變送器出現問題，可將電流表串入24V電源回路中，檢查電流是否正常。如果正常則說明變送器正常，此時應檢查回路中其他儀表是否正常。

5、電源是否接在變送器電源輸入端，把電源線接在電源接線端口上。

故障檢測

在檢測差壓變送器故障時應該了解，差壓變送器的工作原理，才能讓我們更方便、快捷的找出原因。

差壓變送器工作原理：來自雙側導壓管的差壓直接作用于變送器傳感器雙側隔離膜片上，通過膜片內的密封液傳導至測量元件上，測量元件將測得的差壓信號轉換為與之對應的電信號傳遞給轉換器，經過放大等處理變為標準電信號輸出。

差壓變送器的幾種常見、實用測量方式：

1、與節流元件相結合，利用節流元件的前后產生的差壓值測量液體流量。

2、利用液體自身重力產生的壓力差，測量液體的高度。

3、直接測量不同管道、罐體液體的壓力差值。

變送器在測量過程中，常常會出現一些故障，故障的及時判定分析和處理，對正在進行了生產來說是至關重要的。我們根據日常維護中的經驗，總結歸納了一些判定分析方法和分析流程。[3]

現場校準

常規差壓變送器的校準:

先將阻尼調至零狀態，先調零點，然后加滿度壓力調滿量程，使輸出為20mA, 在現場調校講的是快，在此介紹零點、量程的快速調校法。調零點時對滿度幾乎沒有影響，但調滿度時對零點有影響，在不帶遷移時其影響約為量程調整量的1/5，即量程向上調整1mA，零點將向上移動約0.2mA,反之亦然。例如:輸入滿量程壓力為100Kpa, 該讀數為19.900mA, 調量程電位器使輸出為19.900+(20.000-19.900)×1.25=20.025mA. 量程增加0.125mA，則零點增加1/5×0.125=0.025. 調零點電位器使輸出為20.000mA. 零點和滿量程調校正常后，再檢查中間各刻度，看其是否超差?必要時進行微調。然后進行遷移、線性、阻尼的調整工作。

智能差壓變送器的校準

用上述的常規方法對智能變送器進行校準是不行的，因為這是由HART變送器結構原理所決定了。因為智能變送器在輸入壓力源和產生的4-20mA電流信號之間，除機械、電路外，還有微處理芯片對輸入數據的運算工作，因此調校與常規方法有所區別。實際上廠家對智能變送器的校準也是有說明的，如ABB的變送器，對校準就有：“設定量程"、“重定量程"、“微調"之分。其中“設定量程"操作主要是通過LRV、URV的數字設定來完成配置工作，而“重定量程"操作則要求將變送器連接到標準壓力源上，通過一系列指令引導，由變送器直接感應實際壓力并對數值進行設置。而量程的初始、*終設置直接取決于真實的壓力輸入值。但要看到盡管變送器的模擬輸出與所用的輸入值關系正確，但過程值的數字讀數顯示的數值會略有不同，這可通過微調項來進行校準。由于各部分既要單獨調校又必需要聯調，因此實際校準時可按以下步驟進行：

1.先做一次4-20mA微調，用以校正變送器內部的D/A轉換器，由于其不涉及傳感部件，無需外部壓力信號源。

2.再做一次全程微調，使4-20mA、數字讀數與實際施加的壓力信號相吻合，因此需要壓力信號源。

3.*后做重定量程，通過調整使模擬輸出4-20mA與外加的壓力信號源相吻合，其作用與變送器外殼上的調零(Z)、調量程(R)開關的作用*相同。

如何選擇

差壓變送器是測量工藝管道或罐體中介質的壓力差，并且通過數據的轉換、開方將測量的差壓值轉換成電流信號輸出。選擇差壓變送器需要知道如下的參數：

1、差壓值

2、介質

3、介質的工作壓力

4、介質的工作溫度

5、是智能還是模擬

選型依據

⑴測量范圍、需要的精度及測量功能;

⑵測量儀表面對的環境，如石油化工的工業環境，有可熱(有毒)和爆炸危險氣氛的存在，有較高的環境溫度等;

⑶被測介質的物理化學性質和狀態，如強酸、強堿、粘稠、易凝固結晶和汽化等工況;

⑷操作條件的變化，如介質溫度、壓力、濃度的變化。有時還要考慮到從開車到參數達到正常生產時，氣相和液相濃度和密度的變化;

⑸被測對象容器的結構、形狀、尺寸、容器內的設備附件及各種進出口料管口都要考慮，如塔、溶液槽、反應器、鍋爐汽包、立罐、球罐等;

⑹其它要求，如環保及衛生等要求;

⑺工程儀表選型要有統一的考慮，要求盡可能地減少規格品種，減少備品備件，以利管理;

⑻實際的工藝情況：

①要看介質的物化性質及潔凈程度，優選常規的差壓變送器及浮筒式液位變送器，還要對接觸介質部分的材質進行選擇;

② 對有些懸浮物、泡沫等介質可用單法蘭式差壓變送器。有些易析出、易結晶的用插入式雙法蘭差壓變送器;

③考慮被測對象是屬于哪一類設備。如槽、罐類，槽的容積較小，測量的范圍不會太大，罐的容積較大，測量的范圍可能較大;

④對高黏度介質的液位及高壓設備的液位，由于設備無法開孔，可選用射頻液位計來測量;

⑤除了測量方法上和技術上問題以外，還有儀表的投資問題。