壓力變送器基礎(chǔ)知識(shí)

1、 主要內(nèi)容： 壓力變送器的原理 壓力變送器選型 壓力變送器安裝 壓力變送器調(diào)試 壓力變送器的故障排查 幾個(gè)概念 壓力是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，為了保證 生產(chǎn)正常運(yùn)行，必須對(duì)壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制， 但需要說(shuō)明的是，這里所說(shuō)的壓力，實(shí)際上 是物理概念上的壓強(qiáng)，即垂直作用在單位面 積上的力。即： 壓強(qiáng)=壓力/單位面積 v在壓力測(cè)量中，常有絕對(duì)壓力、表壓力、負(fù) 壓力或真空度之分。（儀表工手冊(cè)第二版） v絕對(duì)壓力：指被測(cè)介質(zhì)作用在容器單位面積 上的全部壓力，用符號(hào)Pi表示。用來(lái)測(cè)量絕 對(duì)壓力的儀表稱為絕對(duì)壓力表。它以絕對(duì)真 空為零算起的。 v大氣壓力：地面上的空氣柱所產(chǎn)生的平均壓 力稱為大氣壓力，用符號(hào)

2、Pq表示。用來(lái)測(cè)量 大氣壓力的儀表叫氣壓表。 v絕對(duì)壓力與大氣壓力之差，稱為表壓力，用 符號(hào)Pb表示。即Pb=Pi-Pq。 v當(dāng)絕對(duì)壓力值小于大氣壓力值時(shí)，表壓力為 負(fù)值（即負(fù)壓力），此負(fù)壓力的絕對(duì)值，稱 為真空度，用符號(hào)Pz表示。用來(lái)測(cè)量真空度 的儀表稱為真空表。既能測(cè)量壓力值又能測(cè) 量真空度的儀表叫壓力真空表。 一、壓力變送器的原理 v壓力變送器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳 感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉 及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自 控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、 船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。 v壓力的測(cè)量原理可分為液柱式、彈性式、電 阻式、電容式、電感式和振頻

3、式等。壓力計(jì) 測(cè)量壓力范圍寬廣，可以從超真空如133x10- 13Pa直到超高壓280MPa。 v差壓(壓力)變送器：一種將過(guò)程流體的壓力差 值（或壓力值）轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)的儀表。 v它反映的是高壓側(cè)壓力與低壓側(cè)壓力之差值 的大??； v實(shí)際上，壓力變送器也是一種差壓變送器， 只是低壓側(cè)壓力換成了參考?jí)毫Γ鶕?jù)參考 壓力的不同，壓力變送器測(cè)量類型分為： v1、表壓力（含負(fù)壓力） ： v 參考?jí)毫楫?dāng)?shù)卮髿鈮?，一般就?jiǎn)稱為 壓力變送器； v2、絕對(duì)壓力 v 參考?jí)毫檎婵?；在壓力值后加”abs” 或”A”表示，如： v 80kPa A或80kPa abs，表示絕壓80kPa EJA變送器 1、EJ

4、A日本橫河電機(jī)株 式會(huì)社的品牌，1995年 09月27日，與重慶川儀 總廠有限公司合資成立 了重慶橫河川儀有限公 司 傳感器為利用微電子 機(jī)械加工技術(shù)加工成 的單晶硅諧振式傳感 器 2個(gè)個(gè)Si諧振傳感器諧振傳感器 Si諧振器諧振器 H型型Si諧振器諧振器 Si片片 永久磁鐵永久磁鐵 激勵(lì)電路激勵(lì)電路 電磁力電磁力 頻率輸出頻率輸出 磁場(chǎng)磁場(chǎng) Si諧振傳感器諧振傳感器 磁場(chǎng)磁場(chǎng) 傳感器的工作原理 - 傳感器位于變送器頸部 - 壓力通過(guò)傳遞介質(zhì)傳送到傳感器 v傳感器由兩個(gè)傳感器由兩個(gè)“”型諧振梁組成型諧振梁組成 外部無(wú)壓力的情況下，兩個(gè)諧振梁的基振頻繁 是90 kHz. v當(dāng)差壓信號(hào)施加后當(dāng)差壓信

5、號(hào)施加后 邊緣傳感器被拉伸(頻率 ) 中心傳感器受壓縮(頻率 ) v差壓與頻率差成線性正比關(guān)系差壓與頻率差成線性正比關(guān)系 壓縮 低低壓側(cè)壓側(cè) 高高壓側(cè)壓側(cè) 拉伸 . . f1f2 f1 - f2= 同差同差壓壓成正比成正比 f1 + f2 = 同靜同靜壓壓成正比成正比 +/-0.2% of span 1 MPa R= 同溫度成正比同溫度成正比 (頻頻率率) (頻頻率率) (電電阻阻) EJA-通訊協(xié)議通訊協(xié)議 EJA-通訊協(xié)儀：通訊協(xié)儀： 420mA-BRAIN 420mA-HART FF-現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線 BT200 通訊器通訊器 F1 F2 F3 F4 BT200 ENTER YOKOGA

6、W A LCD大屏幕顯示大屏幕顯示 21個(gè)字符個(gè)字符 8行行 打印機(jī)打印輸出打印機(jī)打印輸出 可控制所有可控制所有BRAIN儀表的儀表的 BT200 單線通訊單線通訊 無(wú)需配電器無(wú)需配電器 安全性高安全性高 密碼設(shè)置密碼設(shè)置 電池更換報(bào)警電池更換報(bào)警 自動(dòng)關(guān)閉電源自動(dòng)關(guān)閉電源 5節(jié)常規(guī)電池節(jié)常規(guī)電池 諧振器諧振器 基片基片 壓力壓力 真空罩真空罩y 磁場(chǎng)磁場(chǎng) 接液膜片 哈氏C-276C-276 充灌液:硅油 中心過(guò)壓膜片:316L:316L容室法蘭:316:316 膜盒:316L:316L 高壓側(cè)H 底壓側(cè)L EJA變送器在安裝施工過(guò)程中， 如果高壓側(cè)H及低壓側(cè)L引壓管 接反，可通過(guò)BT200手

7、操器或 DCS對(duì)其進(jìn)行操作而重新定義 高壓側(cè)H及低壓側(cè)L，這樣，高 壓側(cè)H及低壓側(cè)L反接的引壓管 不必重新連接。 高高/低壓側(cè)可互換低壓側(cè)可互換 EJA變送器錯(cuò)誤信息表 EJA變送器錯(cuò)誤信息表 ROSEMOUNT 標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng) 支架 耐瞬變電壓保護(hù) 認(rèn)證 證書(shū) 直接安裝選項(xiàng) 表壓（GP）、絕壓（AP） 量程 1-5 不銹鋼與哈氏合金接液件 硅油與惰性液體灌充 共平面選項(xiàng) 差壓（DP）、表壓（GP） 量程 1-5 不銹鋼與哈氏合金接液件 硅油與惰性液體灌充 靜壓： 4500psi/310 巴 （選項(xiàng)） 共平面法蘭、傳統(tǒng)法蘭和液位法蘭 配管引入裝置的位置 外殼選項(xiàng) 鋁制外殼 不銹鋼外殼 外部零點(diǎn)與量程

8、調(diào)整（選項(xiàng)） 在滑動(dòng)標(biāo)牌下方 液晶顯示器表頭（選項(xiàng)） 3051系列變送器工作原理系列變送器工作原理-傳感器結(jié)構(gòu)形式傳感器結(jié)構(gòu)形式 vCapacitance(差分電容式傳感器) vPiezoresistive(硅壓敏電阻式傳感器) 3051C系列系列 3051T系列系列 電容式傳感器的工作原理電容式傳感器的工作原理 感壓極板感壓極板 鋼性絕緣材料鋼性絕緣材料 固定電容極板固定電容極板 過(guò)程隔離模片過(guò)程隔離模片 儀表灌充液儀表灌充液 信號(hào)引出線信號(hào)引出線 v固定電容極板和位于中固定電容極板和位于中 間的感壓極板組成兩個(gè)間的感壓極板組成兩個(gè) 電容室電容室 v過(guò)程壓力通過(guò)導(dǎo)壓灌充過(guò)程壓力通過(guò)導(dǎo)壓灌充

9、液液/硅油傳導(dǎo)至感壓極板硅油傳導(dǎo)至感壓極板 v感壓極板產(chǎn)生與壓力基感壓極板產(chǎn)生與壓力基 本成正比的位移本成正比的位移 v該位移使兩電容室的差該位移使兩電容室的差 分電容值改變分電容值改變 v差分電容由電子電路轉(zhuǎn)差分電容由電子電路轉(zhuǎn) 換為與電容的介電常數(shù)換為與電容的介電常數(shù) 無(wú)關(guān)的毫伏信號(hào)無(wú)關(guān)的毫伏信號(hào),進(jìn)入后進(jìn)入后 面的放大及信號(hào)處理板面的放大及信號(hào)處理板 ROSEMOUNT壓力變送器 v差動(dòng)電容式：電容公式：C = K/d vC:電容值 d:電容極板之間的距離 K：常數(shù) 變送器結(jié)構(gòu) 變送器的選型 v壓力變松器的選型通常根據(jù)安裝條件、環(huán)境 條件、儀表性能、經(jīng)濟(jì)性和應(yīng)用介質(zhì)等方面 考慮。實(shí)際運(yùn)用

10、中分為直接測(cè)量和間接測(cè)量; 其用途有過(guò)程測(cè)量、過(guò)程控制和裝置聯(lián)鎖。 常見(jiàn)的變送器有普通壓力變送器、單法蘭變 送器、雙法蘭變送器、插入式法蘭變送器等。 v壓力變送器單從名詞上講測(cè)量的是壓力和差 壓，但是它們間接測(cè)量的參數(shù)是有很多的。 如壓力變送器，除測(cè)量壓力外，它還可以測(cè) 量設(shè)備內(nèi)的液位，在容器內(nèi)液位與壓力值不 變的情況下它還可以用來(lái)測(cè)量介質(zhì)的密度。 還可以利用差壓測(cè)量流量等。 選型考慮的因素 v1. 產(chǎn)品型號(hào) v2.量程 v3.壓力變送器輸出信號(hào) ：42mA，15V v4.供電電源 ：24VDC v5.是否需要HART或其他通訊協(xié)議 v6.防爆等級(jí)和防護(hù)等級(jí) v7.產(chǎn)品測(cè)量精度等級(jí) v8.壓力

11、接口 v9.變送器的工作環(huán)境溫度和測(cè)量介質(zhì)溫度 v10. 特殊介質(zhì) v （1）測(cè)量介質(zhì)具有腐蝕性 v （2）測(cè)量介質(zhì)具有較強(qiáng)的滲透能力 v （3）測(cè)量介質(zhì)有很大的溫差變化量 3051C系列選型手冊(cè) 變送器的安裝 安裝注意事項(xiàng) v原則： v保證儀表不出現(xiàn)損壞 v保證壓力正常傳遞 v保證儀表測(cè)量準(zhǔn)確 v1.防止壓力變送器與腐蝕性或過(guò)熱的介質(zhì)接 觸; v2.防止渣滓在導(dǎo)管內(nèi)沉積; v3.測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓口應(yīng)開(kāi)在流程管道 的側(cè)面，以避免沉積積渣; v4.測(cè)量氣體壓力時(shí)， 取壓口應(yīng)開(kāi)在流程管道 頂端， 并且壓力變送器也應(yīng)安裝在流程管道 上部， v以便積累的液體容易注入流程管道中; v5.導(dǎo)壓管應(yīng)安裝

12、在溫度波動(dòng)小的地方; v6.測(cè)量蒸汽或其它高溫介質(zhì)時(shí)，需接加緩沖 管(盤管)等冷凝器，不應(yīng)使變送器的工作溫度 超過(guò)極限; v7.冬季發(fā)生冰凍時(shí)，安裝在室外的變送器必 須采取防凍措施，避免引壓口內(nèi)的液體因結(jié) 冰體 v積膨脹，導(dǎo)致傳感器損失; v8.測(cè)量液體壓力時(shí)，壓力變送器的安裝位置 應(yīng)避免液體的沖擊(水錘現(xiàn)象)，以免壓力變送 器 v過(guò)壓損壞; v9.接線時(shí)，將電纜穿過(guò)防水接頭或繞性管并 擰緊密封螺帽，以防雨水等通過(guò)電纜滲漏進(jìn) 變送 v器殼體內(nèi)。 壓力變送器常見(jiàn)問(wèn)題 現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器故障實(shí)例： 現(xiàn)場(chǎng)儀表回路圖： vDCS操作畫面上的溫度測(cè)點(diǎn)變成白色的常 見(jiàn)原因有哪些？ v（1）卡件安全柵未送電或有

13、故障 v（2）現(xiàn)場(chǎng)未接線或者接線錯(cuò)誤 v（3）所測(cè)溫度超量程 v在冬季開(kāi)車時(shí)期，工藝人員說(shuō)有一臺(tái)差壓變送器指示與工藝實(shí) 際情況差異較大，要求處理。請(qǐng)?jiān)敿?xì)的描述處理該故障的整體 過(guò)程。（應(yīng)包括：溝通、聯(lián)鎖、防凍、安全、記錄等相關(guān)內(nèi)容） v1、與工藝人員詳細(xì)溝通后，確認(rèn)儀表位號(hào)，確認(rèn)運(yùn)行工況。 填寫工作票，準(zhǔn)備開(kāi)始工作。 v2、對(duì)于參與聯(lián)鎖的儀表，在處理前在填寫聯(lián)鎖投退單后，再 在DCS和ESD中解除響應(yīng)的聯(lián)鎖。 v3、到現(xiàn)場(chǎng)后檢查伴熱情況，如果被凍，先檢查伴熱管線，再 用低壓蒸汽對(duì)伴熱和取壓管進(jìn)行吹掃。檢查被凍原因，如果因 為蒸汽伴熱壓力不夠或伴熱蒸汽停，要立即聯(lián)系工藝進(jìn)行處理 蒸汽伴熱。 v4

14、、如果不是被凍原因，要檢查變送器根部是否能排出液體， 從而判斷取壓管是否導(dǎo)通。如果不通，則要通過(guò)排污或吹掃的 方式處理。 v5、排污時(shí)有可能排出有毒有害的工藝氣體，檢查伴熱防止?fàn)C 傷。 v6、處理完，要對(duì)所有該表的保溫和現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生進(jìn)行處理，并要 求工藝人員加強(qiáng)注意該儀表的顯示，并在工作聯(lián)系單上簽字 v投用氣化爐夾套液位和除氧器液位這類的三閥組時(shí)，需要注 意什么，如果操作不當(dāng)，會(huì)有什么影響？ v答：首先應(yīng)該避免負(fù)壓側(cè)隔離罐中隔離液不能減少，還要減 少差壓變送器單向受壓的時(shí)間。如果隔離液流失，會(huì)讓測(cè)量 值偏大。 v在壓力測(cè)量中，常有絕對(duì)壓力、表壓力、負(fù) 壓力或真空度之分。（儀表工手冊(cè)第二版） v絕對(duì)

15、壓力：指被測(cè)介質(zhì)作用在容器單位面積 上的全部壓力，用符號(hào)Pi表示。用來(lái)測(cè)量絕 對(duì)壓力的儀表稱為絕對(duì)壓力表。它以絕對(duì)真 空為零算起的。 v大氣壓力：地面上的空氣柱所產(chǎn)生的平均壓 力稱為大氣壓力，用符號(hào)Pq表示。用來(lái)測(cè)量 大氣壓力的儀表叫氣壓表。 v實(shí)際上，壓力變送器也是一種差壓變送器， 只是低壓側(cè)壓力換成了參考?jí)毫?，根?jù)參考 壓力的不同，壓力變送器測(cè)量類型分為： v1、表壓力（含負(fù)壓力） ： v 參考?jí)毫楫?dāng)?shù)卮髿鈮?，一般就?jiǎn)稱為 壓力變送器； v2、絕對(duì)壓力 v 參考?jí)毫檎婵?；在壓力值后加”abs” 或”A”表示，如： v 80kPa A或80kPa abs，表示絕壓80kPa EJA變送器 1、EJA日本橫河電機(jī)株 式會(huì)社的品牌，1995年 09月27日，與重慶川儀 總廠有限公司合資成立 了重慶橫河川儀有限公 司 . . f1f2 f1 - f2= 同差同差壓壓成正比成正比 f1 + f2 = 同靜同靜壓壓成正比成正比 +/-0.2% of span 1 MPa R= 同溫度成正比同溫度成正比 (頻頻率率) (頻頻率率) (電電阻阻) 安裝注意事項(xiàng) v