差壓變送器學(xué)員培訓(xùn)

1、東源科技差壓變送器培訓(xùn)資料BDO事業(yè)部儀表專業(yè)事業(yè)部儀表專業(yè)于超于超一.前言 在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，差壓變送器用于壓力壓差流量液位的測量，得到了非常廣泛應(yīng)用，在自動控制系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。隨著石化、鋼鐵、化工、食品、醫(yī)藥等企業(yè)自動化水平的不斷提高,差壓變送器的應(yīng)用范圍越來越廣泛 二.差壓變送器 差壓變送器是將液體、氣體或蒸汽的壓力、流量、液位等工藝量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號作為指示記錄儀、調(diào)節(jié)器或計算機裝置的輸入信號，以實現(xiàn)對上述變量的顯示、記錄或自動控制。因為現(xiàn)階段電容式差壓變送器靈敏度高，重復(fù)性好。所以本次主要以電容式差壓變送器為主進行討論。三.電容式差壓變送器概述 電容式差壓變送器采用差動電

2、容作為檢測元件，因測量部分采用全封閉焊接的固體化結(jié)構(gòu)，因此此類儀表結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、可靠、并且具有較高的精度。 變送器包括測量部分和轉(zhuǎn)換放大電路兩部分，其構(gòu)成方框如圖感壓膜片差動電容位移Pi電容-電流轉(zhuǎn)換電路電容變化放大和輸出限制電路反饋電路調(diào)零、遷移信號電流信號+測量部分轉(zhuǎn)換放大部分反饋信號IO四.3051差壓變送器1.工作原理 該變送器采用高精度電容式傳感器，被測差壓通過隔離膜片和填充液作用于電容室中心的感壓膜片，使之產(chǎn)生微小位移，感壓膜片和它兩側(cè)電容極板所構(gòu)成的差動電容值也隨之改變（見圖4-2），這一差動電壓和被測差壓成比例關(guān)系，電容傳感器輸出的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換和微機處理后得到一個與輸

3、入差壓對應(yīng)的420ma直流電流或數(shù)字信號，作為變送器的輸出。 2.結(jié)構(gòu)和配線 傳感器組件中的電容采用激光焊封，機械部件和電子組件同外界隔離，既消除了靜壓的影響，也保證了電子線路的絕緣性能。同時檢測溫度值，以補償熱效應(yīng)，提高測量精度。 變送器的電子部件安裝在一塊電路板上，使用專用集成電路和表面封裝技術(shù)。微處理器完成傳感器的線性化、溫度補償、數(shù)字通信、自診斷等功能，它輸出的數(shù)字信號疊加在由D/A輸出的420 mA信號線上。通過數(shù)據(jù)設(shè)定器或任何支持HART通信協(xié)議的上位設(shè)備可讀出此數(shù)字信號。圖4-2 傳感器結(jié)構(gòu)示意圖五.差壓變送器的幾種應(yīng)用測量方式 （一）.與節(jié)流元件相結(jié)合，利用節(jié)流元件的前后產(chǎn)生的

4、差壓值測量介質(zhì)流量 。 1.原理：利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時所產(chǎn)生的靜壓差實現(xiàn)流量測量的。節(jié)流裝置就是在管道中放置一個使流束產(chǎn)生局部收縮的元件，常用的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里管和V錐。 （二）.與充硅油法蘭,或引壓管,隔離罐相結(jié)合，利用總壓力減去氣相壓力的差壓值來測量介質(zhì)物位 。 1.原理:利用液位高度變化,容器內(nèi)液柱高度產(chǎn)生的靜壓力也相應(yīng)變化的原理而工作的。之所以用充硅油法蘭,或引壓管,隔離罐是為了避免儀表直接接觸介質(zhì)。防止介質(zhì)對儀表造成損害,使儀表提升使用穩(wěn)定性。 （三）.用差壓變送器測量密度 測量方式類似類似用差變測密閉帶壓容器液位，但要確保設(shè)備負壓管開口始終低于液位表面。 量程兩開口高

5、度差（最大密度最小密度）重力加速度 變送器最好與正壓管的設(shè)備開口等高，；負壓管如果不能保證始終被低密度介質(zhì)充滿，則應(yīng)考慮加裝隔離罐并灌隔離液孔板差壓流量計一、優(yōu)點 結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，簡單、牢固、性能穩(wěn)定可靠、價格低廉；應(yīng)用范圍廣，包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流，一般生產(chǎn)過程的管徑、工作狀態(tài)(溫度、壓力)皆可以測量；二、缺點1.測量的重復(fù)性、精確度在流量傳感器中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯綜復(fù)雜，精確度難于提高；2.范圍度窄，由于流量系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān),一般范圍度僅3 14 1；3.有較長的直管段長度要求，一般難于滿足。尤其對較大管徑，問題更加突出；4.壓力損失大；5.孔板以內(nèi)孔銳

6、角線來保證精度，因此傳感器對腐蝕、磨損、結(jié)垢、臟污敏感，長期使用精度難以保證，需每年拆下強檢一次噴嘴差壓流量計噴嘴流量計結(jié)構(gòu)簡單，無可動部件、長期使用穩(wěn)定可靠，豐富的設(shè)計制造和應(yīng)用經(jīng)驗。標準化程度高，可不必進行實流標定。國內(nèi)目前流量測量中應(yīng)用最廣泛的仍然是差壓式流量計，據(jù)有關(guān)資料的估計占流量儀表總用量的60%-70%之間。它在石油、化工、礦冶、鋼鐵、電力、水利、造紙、制藥、食品和化纖等許多行業(yè)中被廣泛使用。與孔板流量計相比，噴嘴流量計的壓力損失較小，因而節(jié)約能源，比較堅固耐用，適合高溫高壓流體。.V錐流量計V型錐流量計屬高精度、高穩(wěn)定性的新型差壓式流量儀表。和其他差壓式儀表一樣，也是基于流動連

7、續(xù)性原理和伯努利方程來計算流體工況流量的。我們知道在同一密閉管道內(nèi)，當壓力降低時，速度會增加，當介質(zhì)接近錐體時，其壓力為P+，在介質(zhì)通過錐體的節(jié)流區(qū)時，速度會增加，壓力會降低為P-，如圖一所示，P+和P-都通過V型錐形流量計的取壓口引到差壓變送器上，流速發(fā)生變化時，差壓值會隨之增大或減小。也就是說對于穩(wěn)定流體，流量的大小與差壓平方根成正比。當流速相同時，錐體節(jié)流面積越大，則產(chǎn)生的差壓值也越大。V錐流量計V錐流量計與其他流量儀表相比，具有長期精度高、穩(wěn)定性好，受安裝條件局限小、耐磨損、測量范圍寬、壓損小、適合贓污介質(zhì)等優(yōu)點。而且V錐體本身作為流場的整流器而成為一種具有獨特性能的優(yōu)異的新型流量計。

8、1、 具有良好的準確度（05%）和重復(fù)性（01%）。2、 具有較寬的量程比（101151）3、 自整流功能，只需要極短的直管段（前13D后01D）。4、 自清潔功能，可測臟污和易結(jié)垢流體，適合高爐煤氣等雜質(zhì)較多的介質(zhì)。5、 自保護功能，節(jié)流件關(guān)鍵部位不磨損，能保持長期穩(wěn)定地工作。6、 耐高溫、高壓、耐腐蝕、不怕震動。7、 可測流體的種類非常廣泛（液、氣、蒸汽），流量測量范圍寬（微小流量大流量），適應(yīng)的管道DN15DN3000。8、流量計結(jié)構(gòu)設(shè)計是流體掃過型結(jié)構(gòu)，不可能截留流體中任何夾帶的氣、液或固相污物,非常適用于臟污流體的流量測量，如焦爐煤氣，濕氣體等9、 無可動部件10、當流體流經(jīng)具有特殊

9、廓形的內(nèi)錐體時,會在其周邊形成邊界層并疏導(dǎo)流體離開錐體尾部的邊緣,從而減少它被磨損的可能性。11、在換熱站測量蒸汽，熱水，無需直管段。由于換熱站空間比較小，選擇一般流量計要求直管段較長，影響運行精度，用在測量高爐煤氣，有自清潔作用，引壓管不易堵塞。楔形流量計楔形流量計測件是一個V字形楔塊（又稱楔形節(jié)流件），它的圓滑頂角朝下，這樣有利于含懸浮顆粒的液體或粘稠液體順利通過，不會在節(jié)流件上游側(cè)產(chǎn)生滯流。因此特別適合在石油、化工等行業(yè)中用于體積流量和質(zhì)量流量的測量。適合于測量泥漿、煤焦油瀝青、煤水懸浮液以及其他高粘度流體;2)在很低的管道雷諾數(shù)情況下(甚至低至Re=500時)，流量與差壓之間仍能保持平

10、方根關(guān)系。而孔板流量計的可側(cè)量最小雷諾數(shù)要比楔形流量計大得多;3)經(jīng)單獨標定的楔形流量計有較高的測量精確度(最高可達0.5%)，未經(jīng)標定的楔形流量計的精確度也可達3%左右;4)結(jié)構(gòu)簡單，安裝、使用和維修方便;5)可測量腐蝕性介質(zhì)，由于差壓測量是采用隔膜式的雙法蘭差壓變送器，腐蝕性介質(zhì)不能進人導(dǎo)壓管和差壓變送器，所以只要用耐腐蝕材料加工楔形節(jié)流件，就能使儀表對腐蝕性介質(zhì)進行測量。 差壓變送器作流量計通過管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。差壓式流量計由節(jié)流裝置和差壓變送器組成。由于流體經(jīng)過節(jié)流裝置前后的壓力不一致，并且節(jié)流裝置前后的差壓和流量呈平方

11、根關(guān)系，所以可以通過節(jié)流裝置前后的差壓算出流量。 六.差壓流量變送器的開方的計算方法六.差壓流量變送器的開方的計算方法因一般液體對溫度的影響不大，因此我們先說液體的差壓流量變送器開方的計算方法。我們知道一般的差壓流量計都是根據(jù)伯努利的能量守恒定理p+gh+(1/2)*v2=C(常量)得出。其中式中p、v分別為流體的壓強、密度和速度；h為高度g為重力加速度對于氣體，可忽略重力，方程簡化為p+(1/2)*v 2C(常量)從公式中我們看出，流動中速度增大，壓強就減?。凰俣葴p小， 壓強就增大。速度降為零，壓強就達到最大(理論上應(yīng)等于總壓)。即流速高處壓力低，流速低處壓力高所以我們得出，在流體穩(wěn)定的情況

12、下，流速與差壓開方成正比，Q=K*（ P）。七.差壓信號與電流信號的轉(zhuǎn)化單體校驗的時候先用HART改回到不開方的狀態(tài)（液晶顯示屏上無根號即為未開方狀態(tài)），零點和量程分別對應(yīng)420毫安線性標定，標定完再用HART改回開方狀態(tài)。開方輸出電流值需要通過計算，7mA對應(yīng)的開方輸出應(yīng)為11毫安左右。差壓輸出電流值和開方輸出電流值的對應(yīng)數(shù)值】差壓輸出電流值 開方后輸出電流值. 4mA 4mA 8mA 12mA 12mA 15.3mA 16mA 17.9mA 20mA 20mA例如差壓輸出電流值12mA，對應(yīng)的是量程的1/2，開方后為2/2，用量程與之相乘16mA2/24mA15.3mA八. 溫壓補償 作為

13、儀表,它測量出來的數(shù)據(jù)一定要準確,如果我們要測量流體的質(zhì)量時就涉及到一個問題:就是流體的密度是否恒定.如果流體的密度始終如一,那么只要把流體的密度參數(shù)固定在儀表上即可,但是在流體的密度是不斷變化的情況下,怎么辦?此時就要不斷地根據(jù)當前流體的工況對流體的密度參數(shù)進行調(diào)整,這種在流量測量中,根據(jù)流體工況對流體密度參數(shù)的調(diào)整的做法就是密度補償。壓力補償實際上就是根據(jù)流體工況中的壓力參數(shù),來調(diào)整流體密度的數(shù)值。流體為氣體時,它在不同的溫度和壓力之下,它的密度變化很大,這時就需要根據(jù)流體流過的即時溫度和壓力的參數(shù),通過調(diào)整氣體的密度來計算流體的質(zhì)量(質(zhì)量=密度X體積)。 差壓變送器作液位計是利用液位高度

14、變化,容器內(nèi)液柱高度產(chǎn)生的靜壓力也相應(yīng)變化的原理而工作的.介質(zhì)密度一定。靜壓力只與液位高度成比例。 如圖P=PB-PA=gH通常被 測液體的密度是已知的， 所以P與液位高度成正， 這樣即可利用差壓測量液 位。檢測差壓的儀表有壓力 計、差壓計、差壓變送器、 雙法蘭變送器、單法蘭變送器 等。 八.差壓變送器測量液位 法蘭式差壓變送器是以法蘭的形式和被測對象直接相連接的差壓變送器。 法蘭式差壓變送器可用來連續(xù)測量含有雜質(zhì)、結(jié)晶顆粒以及粘度大、易凝固的液位。測量時變送器的法蘭和容器的法蘭直接相連接。 法蘭式差壓變送器按其結(jié)構(gòu)形式分，可分為單法蘭及雙法蘭兩種，而法蘭的構(gòu)造又有平法蘭和插入法蘭兩種。用法蘭

15、式差壓變送器測量液位差壓液位計遷移計算變送器的安裝位置與其測量量程沒有關(guān)系(在適當?shù)恼撊嚎谥g),變送器上移或下移不影響它測量的量程.它的遷移量為-1gH,量程為-1gH-(1-2)Gh,單位為kpa.正負壓側(cè)的毛細管長度應(yīng)該有所實際,以為過長將會引起測量的遲滯,壓力的變化引到變送器的時間將會變長,具體長度應(yīng)該根據(jù)實際位置來決定,一般來說,變送器的安裝位置與正壓取壓口相水平,所以正壓側(cè)毛細管差不多是1m即可.在測量黏度大,易結(jié)晶,易氣化的物料時應(yīng)該使用帶毛細管的差壓變送器,以為用別的表還要進行保溫拌熱,成本會增加,帶毛細管的變送器能減少成本.變送器的安裝位置不宜高出負壓取壓口太多,如果太多

16、,正壓側(cè)承受負壓,越高,其負壓承受越大,則會吸引負壓側(cè),大的負壓會使負壓側(cè)受損,所以安裝時不要高出負壓取壓口, 在正負取壓口之間任何位置都不會影響它測量的結(jié)果,最好與正壓取壓口水平.遷移的方法:計算遷移:根據(jù)儀表規(guī)格書獲得介質(zhì)的密度等數(shù)據(jù),通過計算得到需要遷移的數(shù)值.實際遷移:打開正負壓取壓法蘭對空,此時如果將正負法蘭水平放置,應(yīng)該顯示為0.當在實際測量位置將正負取壓法蘭口對空,儀表表頭顯示的數(shù)據(jù)即為要遷移的數(shù)值.例如,對空時表頭顯示為-10kpa,則需要遷移的值為為10kpa .將零點遷移到-10kpa,此時表頭顯示應(yīng)該為0即可.如果測量量程為30kpa,則表的量程應(yīng)該改為-10kpa到20

17、kpa ,量程依然為30kpa. 差壓式流量計的安裝包括節(jié)流裝置、導(dǎo)壓管、差壓計三個部分。2.1節(jié)流裝置的安裝。 如果節(jié)流裝置沒有明確要求安裝直管段,那么便以前8D后5D的直管段安裝。 節(jié)流元件的安裝方向要正確，不得裝反。 節(jié)流元件所用法蘭墊，當節(jié)流元件夾緊后向內(nèi)凸起部分不得超過管道內(nèi)徑。 節(jié)流元件在管道中的安裝應(yīng)保證其前端面與管道軸線垂直，保證其開孔與管道同心。 九.差壓式流量計的安裝 2.2導(dǎo)壓管的敷設(shè) 導(dǎo)壓管應(yīng)按被測介質(zhì)的性質(zhì)和參數(shù)選擇耐壓耐腐蝕的材料。其內(nèi)徑810mm,長度最好在16m之內(nèi)，可視被測介質(zhì)而定。 導(dǎo)壓管可垂直或傾斜敷設(shè)，傾斜敷設(shè)時其傾斜度為1：101：20。 節(jié)流裝置與儀

18、表連接導(dǎo)壓管的“正”、“負”方向不得接錯。 導(dǎo)壓管道應(yīng)盡量減少彎管，其最小彎曲半徑不得小于管子外徑的3倍。 避免差壓值信號傳遞失真，正負導(dǎo)壓管應(yīng)盡量靠近敷設(shè)，并要配設(shè)保溫管。 2.3差壓變送器的安裝 差壓變送器一般應(yīng)安裝在無振動、光線充足、無腐蝕性氣體、便于維護的地方。安裝時應(yīng)使儀表保持垂直。 測量液體時，最好將差壓計安裝在節(jié)流裝置的下方，如果差壓計不得不安裝在節(jié)流裝置上方時，導(dǎo)壓管先要向下后再向上，在連接導(dǎo)壓管的最高點要加裝集氣器和排水閥等。 測量氣體流量時，最好將差壓計安裝在高于節(jié)流裝置處，若非裝在節(jié)流裝置下方不可時，導(dǎo)壓管也要先向上再向下彎，并在連接導(dǎo)管的最低處安裝沉降器 測量蒸汽流量時

19、，為保證兩導(dǎo)壓管中的冷凝液處于同一水平面上，在靠近節(jié)流裝置處應(yīng)安裝冷凝器 測量腐蝕性，粘性或易燃介質(zhì)流量時，在節(jié)流裝置與差壓計之間安裝隔離罐.差壓流量計的投運 3.1投入運行前應(yīng)做好準備工作，儀表及測量系統(tǒng)必須符合要求 3.2開表前,導(dǎo)壓管內(nèi)應(yīng)充滿液體或隔離液. 3.3開表過程中,儀表的彈性元件不允許單向受壓.開表步驟如下: 打開節(jié)流裝置引壓口的根部截止閥, 打開閥組的平衡閥,并逐漸打開閥組正壓側(cè)的閥門. 開啟閥組負壓側(cè)的閥門,并逐漸關(guān)閉平衡閥,儀表即投入運行. 3.4儀表停運時,與開表步驟相關(guān). 3.5運行過程中,如需校驗儀表的零點,只需打開平衡閥,關(guān)閉閥組正負壓側(cè)的閥門即可. 十.流量計檢測故障判斷分析與處理 流量檢測故障判斷思路如下：流量指示正常檢查顯示儀表輸入信號檢查差壓變送器零位檢查閥組檢查導(dǎo)壓管是否有堵隔離液是否沖走校正差壓變送器檢查電源系統(tǒng)工藝原因流量實際工況與設(shè)計工況有差異工藝介質(zhì)存在氣液兩相工藝管道內(nèi)有堵塞現(xiàn)象流量傳輸系統(tǒng)阻力分配不平衡調(diào)校顯示儀表調(diào)零點平衡閥是否內(nèi)漏打開排污閥排污重新加隔離液就地或拆回校正檢查信號電路NNNNNYYYYY 十一.液位計檢測故障判斷分析與處理 流量檢測故障判斷思路如下：液位指示正常檢查顯示儀表輸入信號檢查差壓變送器零位檢查閥組檢查導(dǎo)壓管是否有堵隔離液是否沖走校正差壓變送器檢查電源系統(tǒng)工藝原因工