雙法蘭差壓變送器是一種在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域非常常見的一種熱工測量儀表種類,主要作用于測量液體介質(zhì)的壓力、液位和流量等物理參數(shù)。目前,工業(yè)自動化生產(chǎn)裝置中,雙法蘭差壓變送器的應(yīng)用范圍愈加廣泛,但作為通用型的測量儀表,也經(jīng)常會發(fā)生運(yùn)行的故障,如果生產(chǎn)中遇到問題,就需要及時地進(jìn)行故障解決,倘若不能迅速處理,必定會在一定程度上影響操作人員的參數(shù)調(diào)控,生產(chǎn)的無法正常進(jìn)行,有的嚴(yán)重故障甚至?xí)<叭松戆踩?/div>
1 雙法蘭差壓變送器簡介
差壓變送器是測量變送器兩端壓力之差的變送器,輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(如 4 mA ~ 20 mA、0 V ~ 5 V)。差壓變送器與一般的壓力變送器不同的是它們均有2 個壓力接口,差壓變送器一般分為正壓端和負(fù)壓端,一般情況下,差壓變送器正壓端的壓力應(yīng)大于負(fù)壓段壓力才能測量。差壓變送器用于測量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力,然后將其轉(zhuǎn)變成4 mA ~20 mA DC 的電流信號輸出。JT - 3051DP也可以通過 BRAIN 手操器或 CENTUM CS/μXL 或HART 275 手操器相互通訊,通過它們進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控等。
2 雙法蘭差壓變送器工作原理
壓力和差壓變送器作為過程控制系統(tǒng)的檢測變換部分,將液體、氣體或蒸汽的差壓(壓力)、流量、液位等工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(如 DC 4 mA ~20 mA 電流),作為顯示儀表、運(yùn)算器和調(diào)節(jié)器的輸入信號,以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)檢測和自動控制。雙法蘭差壓變送器由測量部分和轉(zhuǎn)換放大電路組成,如圖 1 所示。雙法蘭差壓變送器的測量部分常采用差動電容結(jié)構(gòu),如圖 2。中心可動極板與兩側(cè)固定極板構(gòu)成兩個平面型電容 H C 和 L C ?蓜訕O板與兩側(cè)固定極板形成兩個感壓腔室,介質(zhì)壓力是通過兩個腔室中的填充液作用到中心可動極板。一般采用硅油等理想液體作為填充液,被測介質(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,通過腔室內(nèi)硅油液體傳遞到中心測量膜片上,中心感壓膜片產(chǎn)生位移,使可動極板和左右兩個極板之間的間距不相對,形成差動電容,若不考慮邊緣電場影響,該差動電容可看作平板電容。差動電容的相對變化值與被測壓力成正比,與填充液的介電常數(shù)無關(guān),從原理上消除了介電常數(shù)的變化給測量帶來的誤差。
差壓變送器是測量變送器兩端壓力之差的變送器。所測量的結(jié)果是壓力差,差壓變送器與一般的
壓力變送器不同的是它們均有 2 個壓力接口,差壓變送器一般分為正壓端和負(fù)壓端,一般情況下,差壓變送器正壓端的壓力應(yīng)大于負(fù)壓段壓力才能測量。測量介質(zhì)正負(fù)兩端的壓力差,轉(zhuǎn)化成可以反應(yīng)壓力差的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(4 mA ~20 mA)。
3 液位測量
3. 1 變送器安裝在開口容器液位測量中
如圖 3 所示,高壓室法蘭與容器低端法蘭相接,而低壓室法蘭安裝在與高壓室法蘭同一水平線上的大氣中。
那么變送器量程為:L = H·p 1
零點遷移量為:A = h 1 ·p 1
#低測量液位時,作用于變送器上的等效靜壓差為:P 1 = h 1 ·p 1 = A
#高測量液位時,作用于變送器上的等效靜壓差為:P 2 = (H + h 1 )·p 1 = H + p 1 + A
式中:H———#低測量液位到#高測量液位之間的高度;h 1 ———#低測量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度;p 1 ———被測液體介質(zhì)的比重。變送器校驗范圍為:
P = △P 1 ~ △P 2 = A ~ H·p 1 + A
3. 2 變送器安裝在密閉容器液位測量中
如圖 4 所示,高壓室法蘭與容器高端法蘭相接,而低壓室法蘭與容器低端法蘭相接。
那么變送器量程為:L = H·p
零點遷移量為:A = h 3 ·p 2 - h 1 ·p 1
#低測量液位時,作用于變送器上的等效靜壓差為:△P 1 = h 3 ·p 2 - h 1 ·p 1 = A
#高測量液位時,作用于變送器上的等效靜壓差為:P 2 = h 3 ·p 2 - h 1 ·p 1 - H·p 1 = A - H·p 1
式中:H 3 ———容器高低端法蘭中心線之間的高度。
變送器校驗范圍為:
P = △P 1 ~ △P 2 = A ~ A - H·p 1
雙法蘭差壓變送器所測量的結(jié)果是壓強(qiáng)差,即△P = ρg△h。而由于罐往往是圓柱形,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(guān)系。即只要準(zhǔn)確地檢測出△P 值,與高度△h 成反比,在溫度變化時,雖然液體體積膨脹或縮小,實際液位升高或降低,所檢測到的壓力始終是保持不變的。如果生產(chǎn)現(xiàn)場需要顯示實際液位,也可以引入介質(zhì)溫度補(bǔ)償予以解決。
4 變送器校驗方法
4. 1 常規(guī)式雙法蘭差壓變送器的校驗方法
先將阻尼調(diào)至零狀態(tài),先調(diào)零點,然后加滿度壓力調(diào)滿量程,使輸出為 20 mA,在現(xiàn)場調(diào)校講的是快,在此介紹零點、量程的快速調(diào)校法。調(diào)零點時對滿度幾乎沒有影響,但調(diào)滿度時對零點有影響,在不帶遷移時其影響約為量程調(diào)整量的 1/5,即量程向上調(diào)整 1 mA,零點將向上移動約 0. 2 mA,反之亦然。例如:輸入滿量程壓力為 100 kPa,該讀數(shù)為19. 900 mA,調(diào)量程電位器使輸出為 19. 900 +(20. 000 -19. 900) ×1. 25 =20. 025 mA。量程增加0. 125 mA,則零點增加 1/5 × 0. 125 = 0. 025. 調(diào)零點電位器使輸出為 20. 000 mA。零點和滿量程調(diào)校正常后,再檢查中間各刻度,看其是否超差,必要時進(jìn)行微調(diào)。然后進(jìn)行遷移、線性、阻尼的調(diào)整工作。
用上述的常規(guī)方法對智能變送器進(jìn)行校準(zhǔn)是不行的,因為這是由 HART 變送器結(jié)構(gòu)原理所決定了。因為智能變送器在輸入壓力源和產(chǎn)生的 4 mA~20 mA 電流信號之間,除機(jī)械、電路外,還有微處理芯片對輸入數(shù)據(jù)的運(yùn)算工作,因此調(diào)校與常規(guī)方法有所區(qū)別。實際上廠家對智能變送器的校準(zhǔn)也是有說明的,如 EJA 的變送器,對校準(zhǔn)就有:“設(shè)定量程”、“重定量程”、“微調(diào)”之分。其中“設(shè)定量程”操作主要是通過 LRV、URV 的數(shù)字設(shè)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(biāo)
準(zhǔn)壓力源上,通過一系列指令引導(dǎo),由變送器直接感應(yīng)實際壓力并對數(shù)值進(jìn)行設(shè)置。而量程的初始、#終設(shè)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(guān)系正確,但過程值的數(shù)字讀數(shù)顯示的數(shù)值會略有不同,這可通過微調(diào)項來進(jìn)行校準(zhǔn)。由于各部分既要單好調(diào)校又必需要聯(lián)調(diào),因此實際校準(zhǔn)時可按以下步驟進(jìn)行:
(1)先做一次 4 mA ~ 20 mA 微調(diào),用以校正變送器內(nèi)部的 D/A 轉(zhuǎn)換器,由于其不涉及傳感部件,wuxu外部壓力信號源。
(2)再做一次全程微調(diào),使 4 mA ~20 mA、數(shù)字讀數(shù)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(diào)整使模擬輸出4 mA ~20 mA 與外加的壓力信號源相吻合,其作用與變送器外殼上的調(diào)零(Z)、調(diào)量程(R)開關(guān)的作用完全相同。
5 結(jié)束語
以上對雙法蘭變送器介紹的安裝位置、校驗分析都是內(nèi)蒙古蘭太實業(yè)股份有限公司制鹽分公司現(xiàn)場使用的方法。