差压变送器学员培训.ppt

东源科技差压变送器培训资料,一.前言,在工业自动化生产中，差压变送器用于压力压差流量液位的测量，得到了非常广泛应用，在自动控制系统中发挥重要的作用。随着石化、钢铁、化工、食品、医药等企业自动化水平的不断提高,差压变送器的应用范围越来越广泛,二.差压变送器,差压变送器是将液体、气体或蒸汽的压力、流量、液位等工艺量转换成统一的标准信号作为指示记录仪、调节器或计算机装置的输入信号，以实现对上述变量的显示、记录或自动控制。因为现阶段电容式差压变送器灵敏度高，重复性好。所以本次主要以电容式差压变送器为主进行讨论。,三.电容式差压变送器,概述电容式差压变送器采用差动电容作为检测元件，因测量部分采用全封闭焊接的固体化结构，因此此类仪表结构简单、性能稳定、可靠、并且具有较高的精度。变送器包括测量部分和转换放大电路两部分，其构成方框如图,感压膜片,差动电容,位移,Pi,电容-电流转换电路,电容变化,放大和输出限制电路,反馈电路,调零、迁移信号,电流信号+,测量部分,转换放大部分,反馈信号,IO,四.3051差压变送器,1.工作原理该变送器采用高精度电容式传感器，被测差压通过隔离膜片和填充液作用于电容室中心的感压膜片，使之产生微小位移，感压膜片和它两侧电容极板所构成的差动电容值也随之改变（见图4-2），这一差动电压和被测差压成比例关系，电容传感器输出的信号经A/D转换和微机处理后得到一个与输入差压对应的420ma直流电流或数字信号，作为变送器的输出。,2.结构和配线传感器组件中的电容采用激光焊封，机械部件和电子组件同外界隔离，既消除了静压的影响，也保证了电子线路的绝缘性能。同时检测温度值，以补偿热效应，提高测量精度。变送器的电子部件安装在一块电路板上，使用专用集成电路和表面封装技术。微处理器完成传感器的线性化、温度补偿、数字通信、自诊断等功能，它输出的数字信号叠加在由D/A输出的420mA信号线上。通过数据设定器或任何支持HART通信协议的上位设备可读出此数字信号。,图4-2传感器结构示意图,五.差压变送器的几种应用测量方式,（一）.与节流元件相结合，利用节流元件的前后产生的差压值测量介质流量。1.原理：利用流体流经节流装置时所产生的静压差实现流量测量的。节流装置就是在管道中放置一个使流束产生局部收缩的元件，常用的节流元件有孔板、喷嘴、文丘里管和V锥。（二）.与充硅油法兰,或引压管,隔离罐相结合，利用总压力减去气相压力的差压值来测量介质物位。1.原理:利用液位高度变化,容器内液柱高度产生的静压力也相应变化的原理而工作的。之所以用充硅油法兰,或引压管,隔离罐是为了避免仪表直接接触介质。防止介质对仪表造成损害,使仪表提升使用稳定性。,（三）.用差压变送器测量密度测量方式类似类似用差变测密闭带压容器液位，但要确保设备负压管开口始终低于液位表面。量程两开口高度差（最大密度最小密度）重力加速度变送器最好与正压管的设备开口等高，；负压管如果不能保证始终被低密度介质充满，则应考虑加装隔离罐并灌隔离液,孔板差压流量计,一、优点结构易于复制，简单、牢固、性能稳定可靠、价格低廉；应用范围广，包括全部单相流体(液、气、蒸汽)、部分混相流，一般生产过程的管径、工作状态(温度、压力)皆可以测量；二、缺点1.测量的重复性、精确度在流量传感器中属于中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，精确度难于提高；2.范围度窄，由于流量系数与雷诺数有关,一般范围度仅3141；3.有较长的直管段长度要求，一般难于满足。尤其对较大管径，问题更加突出；4.压力损失大；5.孔板以内孔锐角线来保证精度，因此传感器对腐蚀、磨损、结垢、脏污敏感，长期使用精度难以保证，需每年拆下强检一次,喷嘴差压流量计,喷嘴流量计结构简单，无可动部件、长期使用稳定可靠，丰富的设计制造和应用经验。标准化程度高，可不必进行实流标定。国内目前流量测量中应用最广泛的仍然是差压式流量计，据有关资料的估计占流量仪表总用量的60%-70%之间。它在石油、化工、矿冶、钢铁、电力、水利、造纸、制药、食品和化纤等许多行业中被广泛使用。与孔板流量计相比，喷嘴流量计的压力损失较小，因而节约能源，比较坚固耐用，适合高温高压流体。,.,V锥流量计,V型锥流量计属高精度、高稳定性的新型差压式流量仪表。和其他差压式仪表一样，也是基于流动连续性原理和伯努利方程来计算流体工况流量的。我们知道在同一密闭管道内，当压力降低时，速度会增加，当介质接近锥体时，其压力为P+，在介质通过锥体的节流区时，速度会增加，压力会降低为P-，如图一所示，P+和P-都通过V型锥形流量计的取压口引到差压变送器上，流速发生变化时，差压值会随之增大或减小。也就是说对于稳定流体，流量的大小与差压平方根成正比。当流速相同时，锥体节流面积越大，则产生的差压值也越大。,V锥流量计,V锥流量计与其他流量仪表相比，具有长期精度高、稳定性好，受安装条件局限小、耐磨损、测量范围宽、压损小、适合赃污介质等优点。而且V锥体本身作为流场的整流器而成为一种具有独特性能的优异的新型流量计。1、具有良好的准确度（05%）和重复性（01%）。2、具有较宽的量程比（101151）3、自整流功能，只需要极短的直管段（前13D后01D）。4、自清洁功能，可测脏污和易结垢流体，适合高炉煤气等杂质较多的介质。5、自保护功能，节流件关键部位不磨损，能保持长期稳定地工作。6、耐高温、高压、耐腐蚀、不怕震动。7、可测流体的种类非常广泛（液、气、蒸汽），流量测量范围宽（微小流量大流量），适应的管道DN15DN3000。8、流量计结构设计是流体扫过型结构，不可能截留流体中任何夹带的气、液或固相污物,非常适用于脏污流体的流量测量，如焦炉煤气，湿气体等9、无可动部件10、当流体流经具有特殊廓形的内锥体时,会在其周边形成边界层并疏导流体离开锥体尾部的边缘,从而减少它被磨损的可能性。11、在换热站测量蒸汽，热水，无需直管段。由于换热站空间比较小，选择一般流量计要求直管段较长，影响运行精度，用在测量高炉煤气，有自清洁作用，引压管不易堵塞。,楔形流量计,楔形流量计测件是一个V字形楔块（又称楔形节流件），它的圆滑顶角朝下，这样有利于含悬浮颗粒的液体或粘稠液体顺利通过，不会在节流件上游侧产生滞流。因此特别适合在石油、化工等行业中用于体积流量和质量流量的测量。适合于测量泥浆、煤焦油沥青、煤水悬浮液以及其他高粘度流体;2)在很低的管道雷诺数情况下(甚至低至Re=500时)，流量与差压之间仍能保持平方根关系。而孔板流量计的可侧量最小雷诺数要比楔形流量计大得多;3)经单独标定的楔形流量计有较高的测量精确度(最高可达0.5%)，未经标定的楔形流量计的精确度也可达3%左右;4)结构简单，安装、使用和维修方便;5)可测量腐蚀性介质，由于差压测量是采用隔膜式的双法兰差压变送器，腐蚀性介质不能进人导压管和差压变送器，所以只要用耐腐蚀材料加工楔形节流件，就能使仪表对腐蚀性介质进行测量。,差压变送器作流量计通过管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。差压式流量计由节流装置和差压变送器组成。由于流体经过节流装置前后的压力不一致，并且节流装置前后的差压和流量呈平方根关系，所以可以通过节流装置前后的差压算出流量。,六.差压流量变送器的开方的计算方法,六.差压流量变送器的开方的计算方法,因一般液体对温度的影响不大，因此我们先说液体的差压流量变送器开方的计算方法。我们知道一般的差压流量计都是根据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分别为流体的压强、密度和速度；h为高度g为重力加速度对于气体，可忽略重力，方程简化为p+(1/2)*v2C(常量)从公式中我们看出，流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大。速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。即流速高处压力低，流速低处压力高所以我们得出，在流体稳定的情况下，流速与差压开方成正比，Q=K*（P）。,七.差压信号与电流信号的转化,单体校验的时候先用HART改回到不开方的状态（液晶显示屏上无根号即为未开方状态），零点和量程分别对应420毫安线性标定，标定完再用HART改回开方状态。开方输出电流值需要通过计算，7mA对应的开方输出应为11毫安左右。差压输出电流值和开方输出电流值的对应数值】差压输出电流值开方后输出电流值.4mA4mA8mA12mA12mA15.3mA16mA17.9mA20mA20mA例如差压输出电流值12mA，对应的是量程的1/2，开方后为2/2，用量程与之相乘16mA2/24mA15.3mA,八.温压补偿,作为仪表,它测量出来的数据一定要准确,如果我们要测量流体的质量时就涉及到一个问题:就是流体的密度是否恒定.如果流体的密度始终如一,那么只要把流体的密度参数固定在仪表上即可,但是在流体的密度是不断变化的情况下,怎么办?此时就要不断地根据当前流体的工况对流体的密度参数进行调整,这种在流量测量中,根据流体工况对流体密度参数的调整的做法就是密度补偿。压力补偿实际上就是根据流体工况中的压力参数,来调整流体密度的数值。流体为气体时,它在不同的温度和压力之下,它的密度变化很大,这时就需要根据流体流过的即时温度和压力的参数,通过调整气体的密度来计算流体的质量(质量=密度X体积)。,差压变送器作液位计是利用液位高度变化,容器内液柱高度产生的静压力也相应变化的原理而工作的.介质密度一定。静压力只与液位高度成比例。如图P=PB-PA=gH通常被测液体的密度是已知的，所以P与液位高度成正，这样即可利用差压测量液位。检测差压的仪表有压力计、差压计、差压变送器、双法兰变送器、单法兰变送器等。,八.差压变送器测量液位,法兰式差压变送器是以法兰的形式和被测对象直接相连接的差压变送器。法兰式差压变送器可用来连续测量含有杂质、结晶颗粒以及粘度大、易凝固的液位。测量时变送器的法兰和容器的法兰直接相连接。法兰式差压变送器按其结构形式分，可分为单法兰及双法兰两种，而法兰的构造又有平法兰和插入法兰两种。,用法兰式差压变送器测量液位,差压液位计迁移计算,变送器的安装位置与其测量量程没有关系(在适当的正负取压口之间),变送器上移或下移不影响它测量的量程.它的迁移量为-1gH,量程为-1gH-(1-2)Gh,单位为kpa.正负压侧的毛细管长度应该有所实际,以为过长将会引起测量的迟滞,压力的变化引到变送器的时间将会变长,具体长度应该根据实际位置来决定,一般来说,变送器的安装位置与正压取压口相水平,所以正压侧毛细管差不多是1m即可.在测量黏度大,易结晶,易气化的物料时应该使用带毛细管的差压变送器,以为用别的表还要进行保温拌热,成本会增加,带毛细管的变送器能减少成本.变送器的安装位置不宜高出负压取压口太多,如果太多,正压侧承受负压,越高,其负压承受越大,则会吸引负压侧,大的负压会使负压侧受损,所以安装时不要高出负压取压口,在正负取压口之间任何位置都不会影响它测量的结果,最好与正压取压口水平.迁移的方法:计算迁移:根据仪表规格书获得介质的密度等数据,通过计算得到需要迁移的数值.实际迁移:打开正负压取压法兰对空,此时如果将正负法兰水平放置,应该显示为0.当在实际测量位置将正负取压法兰口对空,仪表表头显示的数据即为要迁移的数值.例如,对空时表头显示为-10kpa,则需要迁移的值为为10kpa.将零点迁移到-10kpa,此时表头显示应该为0即可.如果测量量程为30kpa,则表的量程应该改为-10kpa到20kpa,量程依然为30kpa.,差压式流量计的安装包括节流装置、导压管、差压计三个部分。2.1节流装置的安装。如果节流装置没有明确要求安装直管段,那么便以前8D后5D的直管段安装。节流元件的安装方向要正确，不得装反。节流元件所用法兰垫，当节流元件夹紧后向内凸起部分不得超过管道内径。节流元件在管道中的安装应保证其前端面与管道轴线垂直，保证其开孔与管道同心。,九.差压式流量计的安装,2.2导压管的敷设导压管应按被测介质的性质和参数选择耐压耐腐蚀的材料。其内径810mm,长度最好在16m之内，可视被测介质而定。导压管可垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时其倾斜度为1：101：20。节流装置与仪表连接导压管的“正”、“负”方向不得接错。导压管道应尽量减少弯管，其最小弯曲半径不得小于管子外径的3倍。避免差压值信号传递失真，正负导压管应尽量靠近敷设，并要配设保温管。,2.3差压变送器的安装差压变送器一般应安装在无振动、光线充足、无腐蚀性气体、便于维护的地方。安装时应使仪表保持垂直。测量液体时，最好将差压计安装在节流装置的下方，如果差压计不得不安装在节流装置上方时，导压管先要向下后再向上，在连接导压管的最高点要加装集气器和排水阀等。测量气体流量时，最好将差压计安装在高于节流装置处，若非装在节流装置下方不可时，导压管也要先向上再向下弯，并在连接导管的最低处安装沉降器测量蒸汽流量时，为保证两导压管中的冷凝液处于同一水平面上，在靠近节流装置处应安装冷凝器测量腐蚀性，粘性或易燃介质流量时，在节流装置与差压计之间安装隔离罐,.差压流量计的投运3.1投入运行前应做好准备工作，仪表及测量系统必须符合要求3.2开表前,导压管内应充满液体或隔离液.3.3开表过程中,仪表的弹性元件不允许单向受压.开表步骤如下:打开节流装置引压口的根部截止阀,打开阀组的平衡阀,并逐渐打开阀组正压侧的阀门.开启阀组负压侧的阀门,并逐渐关闭平衡阀,仪表即投入运行.3.4仪表停运时,与开表步骤相关.3.5运行过程中,如需校验仪表的零点,只需打开平衡阀,关闭阀组正负压侧的阀门即可.,十.流量计检测故障判断分析与处理流量检测故障判断思路如下：,十一.液位计检测故障判断分析与处理流量检测故障判断思路如下：,十二.差压变送器故障诊断,变送器在测量过程中，常常会出现一些故障，故障的及时判定分析和处理，对正在进行了生产来说至关重要的。(1)调查法。检查故障发生前的仪表状态。例如:现场有一块测量氮气的流量计指示不准。指示数值忽高忽低。问工艺人员该流量计是在什么时候不准的。工艺人员说在半小时之前，经过核实，半小时之前。因为工艺问题刚对流量计前氮气压缩机重启。造成氮气流量不稳定。致使流量计指示忽高忽低。等再过一段时间，流量计自动恢复正常。,(2)直观法。观察回路的外部损伤、导压管的泄漏，回路的过热，供电开关状态等。例如：在现场焦炉上有一个煤气流量计指示偏小，根据检修先易后难的方法。对外部三阀组，取压管，根部阀，放空阀进行排查。发现正压室的根部取样阀泄露，造成正压室压力偏低，造成流量指示偏小。(3)检测法。将怀疑有故障的部分更换，判断故障部位。例如：锅炉水包压力变送器不指示,也没有输出。怀疑变送器电路板发生故障，更换一块后,变送器恢复正常。,分部检测：将测量回路分割成几个部分，如：供电电源、信号输出、信号变送、信号检测，按分部分检查，由简至繁，由表及里，缩小范围，找出故障位置。例如:某厂罐区一台双法兰液位计指示不准。到达现场后先对供电电压,信号值进行测量.发现以信号换算出的液位与实际液位不符。然后将正压室阀门关闭,拆下法兰发现仪表零点漂移。将仪表重新校准后仪表恢复正常。,祝各位新员工事业有成!,