情境一-差壓變送器的使用與維護

1、情境一：差壓變送器的使用與維護情境一情境一 差壓變送器的使用與維護差壓變送器的使用與維護 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任務名稱：任務名稱：差壓變送器的使用與校驗任務要求：任務要求：(1) 構建水箱液位測量系統(tǒng)。(2) 差壓變送器的使用和校驗。(3) 填寫差壓變送器校驗單。情境一：差壓變送器的使用與維護1、聯(lián)絡信號和傳輸方式、聯(lián)絡信號和傳輸方式1) 單元組合儀表的聯(lián)絡信號單元組合儀表的聯(lián)絡信號1.聯(lián)絡信號的類型聯(lián)絡信號的類型 氣動儀表信號：氣動儀表信號：20100Kpa的氣壓信號的氣壓信號 電動儀表信號：電動儀表信號：420mA的電流。的電流。一、知識準備一、知

2、識準備情境一：差壓變送器的使用與維護 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電流較電壓和頻率的抗干擾能力更強所以多選擇電流信號所以多選擇電流信號2.電動儀表信號制式的確定電動儀表信號制式的確定情境一：差壓變送器的使用與維護3）電流范圍選多大？）電流范圍選多大？范圍大的優(yōu)點：則信號分辨率高，有利于提高測量精度范圍大的優(yōu)點：則信號分辨率高，有利于提高測量精度范圍大的缺點：功耗高，不利于減小儀表體積范

3、圍大的缺點：功耗高，不利于減小儀表體積4）信號下限如何選？）信號下限如何選？信號下限為零的優(yōu)點：便于信號處理運算和指示（對模擬式儀表而言，而信號下限為零的優(yōu)點：便于信號處理運算和指示（對模擬式儀表而言，而對數(shù)字式儀表則無所謂）。對數(shù)字式儀表則無所謂）。信號下限為零的缺點：機械零點和電氣零點不分不便于故障判斷；無法實信號下限為零的缺點：機械零點和電氣零點不分不便于故障判斷；無法實現(xiàn)兩線制供電。現(xiàn)兩線制供電。信號下限不為零的優(yōu)點：機械零點和電氣零點分開，便于故障判斷；可以信號下限不為零的優(yōu)點：機械零點和電氣零點分開，便于故障判斷；可以實現(xiàn)兩線制供電。實現(xiàn)兩線制供電。所以信號下限不為零所以信號下限不

4、為零所以信號范圍應適中所以信號范圍應適中情境一：差壓變送器的使用與維護權衡上述各種因素國際電工委員會（權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準：）統(tǒng)一規(guī)定了儀表電信號的制式標準：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：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）2504-20mA1-5V情境一：差壓變送器的使用與維護3、變送器與儀表間的信號傳輸、變送器與儀表間的信號傳輸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系統(tǒng)。型信號系統(tǒng)。

5、缺點缺點:耗用電纜較多，且無法實現(xiàn)本質安耗用電纜較多，且無法實現(xiàn)本質安全。全。只能用于零點不為零的信號的傳輸（例只能用于零點不為零的信號的傳輸（例如如420mA）優(yōu)點：節(jié)約電纜，可實現(xiàn)本質安全。優(yōu)點：節(jié)約電纜，可實現(xiàn)本質安全。情境一：差壓變送器的使用與維護情境一：差壓變送器的使用與維護任務一、構建水箱液位測量系統(tǒng)任務一、構建水箱液位測量系統(tǒng)目的：目的：1.了解用電動組合單元儀表組成測量系統(tǒng)的方法。了解用電動組合單元儀表組成測量系統(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.認識差壓變送器基本功能及使用方法。認識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實施步驟：實施步驟：1.小組成員討論，完成任務單小組成員討論，完成任務單 3-8題。題。2. 熟悉實訓的接線面板。熟悉實訓的接線面板。3.按說明書設置顯示儀表的量程范圍和小數(shù)點位數(shù)。按說明書設置顯示儀表的量程范圍和小數(shù)點位數(shù)。4.按圖接線，構成兩線制水位測量系統(tǒng)。按圖接線，構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)三者間的關系。觀察水位、變送器輸出電流、顯示儀表讀數(shù)三者間的關系。6.完成任務單完成任務單 二（二（3 ）題）題情境一：差壓變送器的使用與維護二、變送器的基本結構及相關概念二、變送器的基本結構

7、及相關概念1.變送器的作用變送器的作用將各種工藝信號（溫度temperature、壓力pressure、流量flow rate、液位level等）轉換成標準信號。例如： 將壓力信號轉變?yōu)?-20mA標準信號的設備叫做型壓力變送器壓力變送器； 將溫度信號轉變?yōu)?-20mA標準信號的設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2.變送器構成原理變送器構成原理變送器是基于負反饋(feedback)原理工作的，由檢測(detection )、放大(amplifier)、反饋三部分構成。變送器原理框圖變送器原理框圖檢測元件檢測元件C放大放大K反饋反饋F調零、遷移調零、遷移xyz0如果

8、K1，則有情境一：差壓變送器的使用與維護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，對應差壓變送器為例，對應特性曲線各值如下：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4.變送器的量程調整、零點調整和零點遷移變送器的量程調整、零點調整和零點遷移量程調整：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。yxxminXmax變送器量程調整變送器量程調整ymaxxmaxyxxmin變送器零點調整變送

9、器零點調整ymaxxmax4.2mA4mA零點調整：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。情境一：差壓變送器的使用與維護變送器零點正遷移變送器零點正遷移零點調整和零點遷移的目的：都是使變送器輸出信號的下限ymin與測量值下限xmin相對應。在xmin0時叫做零點調整零點調整，在xmin！0時叫做零點遷移零點遷移，并且當xmin0時叫做零點正遷移零點正遷移，當xmin0時叫做零點負遷移零點負遷移。變送器零點負遷移變送器零點負遷移yxxminymaxxmaxyxxminymaxxmaxxmaxxminxminxmax2情境一：差壓變送器的使用與維護 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1.1力平衡式差壓變送器的構成力平衡式差壓變送器的構成力平衡式差壓變送器是基于負反饋原理工作的力平衡式差壓變送器是基于負反饋原理工作的力平衡式差壓變送器原理框圖檢測元件檢測元件C放大放大K反饋反饋F調零、遷移調零、遷移xyz0情境一：差壓變送器的使用與維護主杠桿主杠桿差動變差動變壓器壓器放大器放大器反饋動圈反饋動圈膜盒膜盒情境一：差壓變送器的使用與維護1.2 工作原理（工作原理（principle）和結構（）和結構（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幾點結論幾點結論( (1) )在滿足深度負反饋的條件下,輸出電流Io與輸入差壓Pi成正比。( (2) )改變調零彈簧作用力Fo可調整變送器的零點。( (3) )調整（adjust）變送器的量程（span）可通過改變tan和Kf來實現(xiàn)。( (4) )零點（zero）和量程應反復調整。情境一：差壓變送器的使用與維護力平衡式差壓變送器的缺點力平衡式差壓變送器的缺點精度（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。取而代之的是電容式、擴散硅式現(xiàn)已基本退出歷史舞臺。取而代之的是電容式、擴散硅式和其他新工藝技術的差壓變送器和其他新工藝技術的差壓變送器。情境一：差壓變送器的使用與維護2.電容式差壓變送器電容式差壓變送器2.1 差動電容原理差動電容原理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成正比關系，如果成正比關系，如果x與所加外力成正與所加外力成正比關系，那么我們可通過測得比關系，那么我們可通過測得V即可得到外力即可得

13、到外力P的大小。的大小。這就是差動電容傳感器的原理。這就是差動電容傳感器的原理。情境一：差壓變送器的使用與維護 被測介質的兩種壓力進入高、低兩壓力室，作用在被測介質的兩種壓力進入高、低兩壓力室，作用在元件元件（即敏感元件（即敏感元件sensor）的兩側隔離膜片上，通過隔離膜片和）的兩側隔離膜片上，通過隔離膜片和元件內的填充液元件內的填充液傳送到預張緊的測量膜片兩側傳送到預張緊的測量膜片兩側 。測量膜片與兩側絕緣體上的電極各組成一個。測量膜片與兩側絕緣體上的電極各組成一個電容器，在無壓力進入或兩側電容器，在無壓力進入或兩側 壓力相等時，測量膜片處于中間位置，兩側兩壓力相等時，測量膜片處于中間位置

14、，兩側兩電容器的電容量相等。當兩側壓力不一致時，致使測量膜片產(chǎn)生位移，其位電容器的電容量相等。當兩側壓力不一致時，致使測量膜片產(chǎn)生位移，其位移和壓力差成正比，故兩側電容量不等。通過檢測，放大轉換成移和壓力差成正比，故兩側電容量不等。通過檢測，放大轉換成420mADC標準信號標準信號.情境一：差壓變送器的使用與維護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2.3電容式差壓變送器整體結構電容式差壓變送器整體結構情境一：差壓變送器的使用與維護電容式差壓變送器的優(yōu)點電容式差壓變送器的優(yōu)點精度精度(precision)高（一般能達到高（一般能達到0.1以上）以上

15、）溫度穩(wěn)定性溫度穩(wěn)定性(stability)好（一般可達好（一般可達-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3.擴散硅式壓力變送器擴散硅式壓力變送器 介質壓力通過不銹鋼隔離膜片、密封硅油，傳輸?shù)綌U散硅膜片上。同時介質壓力通過不銹鋼隔離膜片、密封硅油，傳輸?shù)綌U散硅膜片上。同時參考端的壓力（大氣壓、絕壓或密封壓）作用于膜片的另一側。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。這樣在膜片兩邊加上差壓產(chǎn)生一個應力，使膜片的一側壓縮，另一側拉伸，兩膜片兩邊加上差壓產(chǎn)生一個應力，使膜片的一側壓縮，另一側拉伸，兩個應變電阻片位于壓縮區(qū)內，另兩個應變電阻位于拉伸區(qū)，在電氣性能個應變電阻片位于壓縮

17、區(qū)內，另兩個應變電阻位于拉伸區(qū)，在電氣性能上，它們連接成一個全動態(tài)惠斯登電橋，以增大輸出信號。上，它們連接成一個全動態(tài)惠斯登電橋，以增大輸出信號。 3.1擴散硅擴散硅(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惠斯通電橋惠斯通電橋情境一：差壓變送器的使用與維護 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。惠斯登電橋檢測出電阻的變電橋的輸出不受溫度的影響?；菟沟请姌驒z測出電阻的變化后，經(jīng)過差分放大器，輸出信號再經(jīng)過電壓電流的轉換，化后，經(jīng)過差分放大器，輸出信號再經(jīng)過電壓

18、電流的轉換，變換成相應的電流，該電流信號通過非線性矯正電路的補變換成相應的電流，該電流信號通過非線性矯正電路的補償，即產(chǎn)生與輸入信號成線性關系的償，即產(chǎn)生與輸入信號成線性關系的4-20mADC標準輸出標準輸出信號。信號。情境一：差壓變送器的使用與維護擴散硅壓力變送器原理擴散硅壓力變送器原理情境一：差壓變送器的使用與維護擴散硅式壓力變送器擴散硅式壓力變送器情境一：差壓變送器的使用與維護擴散硅式壓力變送器的優(yōu)點擴散硅式壓力變送器的優(yōu)點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溫度指標較差，溫漂大溫度指標較差，溫漂大t使用壽命短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散硅式差壓變送器的基本原理和應用特點即可，電路細節(jié)不做重點。 擴散硅式壓力變送器的缺點擴散硅式壓力變送器的缺點情境一：差壓變送器的使用與維護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情境一：差壓變送器的使用與維護情境一：差壓變送器的使用與維護情境一：差壓變送器的使用與維護情境一：差壓變送器的使用與維護情境一：差壓