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    差壓變送器原理

    時間:2009/5/16閱讀:2134
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    差壓變送器利用差動電容檢測原理將差壓轉(zhuǎn)換為電信號。該變送器具有堅固耐振、量程、零點、阻尼現(xiàn)場連續(xù)可調(diào)。度高、穩(wěn)定性好等特點。使用對象:液體、氣體和蒸汽。
     

     

      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 4~20mA,1~5V)。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。
     

     

      通常壓力變送器有壓阻式,電容式2類,
     

     

      二、差壓變送器在油庫計量中的應(yīng)用
     

     

      1 引言
     

     

      在目前的油庫油罐液位的測量設(shè)計中,差壓變送器比較流行的是采用雷達(dá)液位計或浮球、浮標(biāo)、鋼帶式液位計等。雷達(dá)液位計雖然精度高但成本也高,而浮標(biāo)、浮球等液位計,安裝、維護比較麻煩。差壓式液位計,在鍋爐汽包等密閉容器中應(yīng)用廣泛,但測量結(jié)果并非真正液位,因此在油罐液位測量的設(shè)計鮮有應(yīng)用。其實油庫油罐的液位,并不十分重要,用戶實際要了解的并不是液位,而是通過測量液位來了解油罐中油品的實際數(shù)量(即噸數(shù)),從而防止?jié)M溢。由此分析采用差壓法來測液位(實際為噸數(shù))也不失為一個好的選擇。因為目前差壓變送器的應(yīng)用十分成熟,象1151、3051以及EJA等差壓變送器,技術(shù)十分完善,精度可達(dá)0.075級,而且價格大幅下跌,性能價格較高。
     

     

      2 差壓變送器的設(shè)計原理
     

     

      顧名思義差壓變送器所測量的結(jié)果是壓力差,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,重量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(zhì)溫度補償予以解決。
     

     

      3 差壓變送器的實際應(yīng)用
     

     

      在某油庫項目中,筆者將此思路應(yīng)用到實際設(shè)計中。
     

     

      設(shè)計條件: 2000m3油罐,直徑d=14.5m,高度就可以得到實際油品的庫存量G,從公式還可知其密度ρh=14m。
     

     

      一次表:1151LT法蘭式隔爆差壓變送器,選用法蘭式是防止罐底臟物沉淀而堵塞引壓管,變送器量程0~140kPa。
     

     

      二次表:選用WP系列智能光柱顯示報警儀,信號輸入,可任意改變量程,用光柱顯示液位,用數(shù)字顯示油品的噸數(shù)。以6#罐為例,S=π×r2=3.14×7.252=165m2,高為14m。
     

     

      在油罐頂部,差壓變送器設(shè)計一套液位報警裝置,防止油品滿溢,作為雙保險。在應(yīng)用中由于測量值直接為噸數(shù),故油罐不論貯存何種油品,二次表顯示的值是油罐內(nèi)油品的噸數(shù),避免了需要測定密度進行換算的麻煩。
     

     

      差壓變送器一般情況油品出入庫往往是采用泵輸送經(jīng)過橢圓齒輪流量計計量,由于流量計的精度有限,zui高也只有0.2級,差壓變送器還需測密度計算,其結(jié)果往往有些出入,從而造成計量糾紛。現(xiàn)在因為油罐測量的結(jié)果為噸數(shù),而且精度可達(dá)到0.2級甚至0.1級,因此,與容積式流量計相比,差壓變送器計量結(jié)果更準(zhǔn)確。雖然在小數(shù)量的油品出入庫時,由于分辨率的原因,測量的結(jié)果誤差較大,但在大數(shù)量的油品出入庫時,其較高的精度和較小的相對誤差,差壓變送器是其它計量手段所*的,特別適合月度、季度、年度的盤存。實踐表明其主要優(yōu)點有:① 安裝維護簡單方便;② 讀數(shù)直觀直接明確,可直接讀出油品的庫存量;③ 免除了密度的測定和換算。
     

     

      4 差壓變送器的注意問題
     

     

      (1) 設(shè)計和安裝時應(yīng)考慮油罐底部的取壓開孔盡可能放低,以消除溫度變化而造成的誤差,必要時引入溫度補償。
     

     

      (2) 在油罐的罐體水平截面不等的情況下(如上小下大),要考慮補償措施。如二次表選用WP-H80系列液位-容量控制儀。
     

     

      (3) 為達(dá)到一定精度,如油罐頂部裝有呼吸閥時,必須采用差壓變送器而不能采用壓力變送器。對敞口油罐或精度要求不高時,可直接采用壓力變送器以方便安裝。
     

     

      (4) 二次表盡量采用智能表,可方便改變量程,實現(xiàn)溫度補償?shù)取?
     

     

      差壓變送器是一種測量差壓值的差壓式變送器,用于測量液體、氣體或蒸汽的液位的差壓,然后將差壓信號轉(zhuǎn)變成4~20mA DC信號輸出。再通過顯示儀表將差壓值顯示出來。
     

     

      差壓變送器在日常使用中的注意事項:
     

     

      1:切勿用高于36V電壓加到變送器上,導(dǎo)致變送器損壞;
     

     

      2:切勿用硬物碰觸膜片,導(dǎo)致隔離膜片損壞;
     

     

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

     

      4:在測量蒸汽或其他高溫介質(zhì)時,其溫度不應(yīng)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(zhì)時,應(yīng)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(dāng)被測介質(zhì)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(yīng)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(guān)閉的,則使用時,應(yīng)該非常小心、緩慢地打開閥門,以免被測介質(zhì)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;
     

     

      電容式差壓變送器的工作原理:
     

     

      MT3351系列電容式差壓變送器的被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室,作用在δ元件(即敏感元件)的兩側(cè)隔離膜片上,通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測量膜片兩側(cè)。MT3351系列差壓變送器是由測量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個電容器。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時,致使測量膜片產(chǎn)生位移,其位移量和壓力差成正比,故兩側(cè)電容量就不等,通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié),轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,其值被微處理器用來判定輸入壓力值。微處理器控制變送器的工作。另外,它進行傳感器線性化。重置測量范圍。工程單位換算、阻尼、開方,傳感器微調(diào)等運算,以及診斷和數(shù)字通信。
     

     

      本微處理器中有16字節(jié)程序的RAM,并有三個16位計數(shù)器,其中之一執(zhí)行A /D轉(zhuǎn)換。
     

     

      D/A轉(zhuǎn)換器把微處理器來的并經(jīng)校正過的數(shù)字信號微調(diào)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)可用變送器軟件修改。數(shù)據(jù)貯存在EEPROM內(nèi),即使斷電也保存完整。

    差壓變送器在應(yīng)用中的故障診斷與分析

      1. 調(diào)查法:回顧故障發(fā)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(dǎo)壓管的泄漏,回路的過熱,供電開關(guān)狀態(tài)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(yuǎn)程通訊,可將電源從表體上斷開,用現(xiàn)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(guān)部分回路直接短接,如:差變送器輸出值偏小,可將導(dǎo)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(cè),觀察變送器輸出,以判斷導(dǎo)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(fā)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。
     

     

      差壓變送器的選擇
     

     

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

     

      1、差壓值
     

     

      2、介質(zhì)
     

     

      3、介質(zhì)的工作壓力
     

     

      4、介質(zhì)的工作溫度
     

     

      5、是智能還是模擬
     

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