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(cè)量?jī)x表種類，主要作用于測(cè)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(dòng)化生產(chǎn)裝置中，雙法蘭差壓變送器的應(yīng)用范圍愈加**，但作為通用型的測(cè)量?jī)x表，也經(jīng)常會(huì)發(fā)生運(yùn)行的故障，如果生產(chǎn)中遇到問題，就需要及時(shí)地進(jìn)行故障解決，倘若不能迅速處理，必定會(huì)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１疚尼槍?duì)雙法蘭差壓變送器在開口容器、密閉容器液位測(cè)量中，對(duì)不同的安裝位置、校驗(yàn)方法，進(jìn)行了說明分析。

 

1 雙法蘭差壓變送器簡(jiǎn)介

         差壓變送器是測(cè)量變送器兩端壓力之差的變送器，輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(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(gè)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(cè)量。差壓變送器用于測(cè)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(hào)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(cè)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(hào)(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(hào)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)檢測(cè)和自動(dòng)控制。雙法蘭差壓變送器由測(cè)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(cè)量部分常采用差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)，如圖 2。中心可動(dòng)極板與兩側(cè)固定極板構(gòu)成兩個(gè)平面型電容 H C 和 L C 。可動(dòng)極板與兩側(cè)固定極板形成兩個(gè)感壓腔室，介質(zhì)壓力是通過兩個(gè)腔室中的填充液作用到中心可動(dòng)極板。一般采用硅油等理想液體作為填充液，被測(cè)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(shí)，通過腔室內(nèi)硅油液體傳遞到中心測(cè)量膜片上，中心感壓膜片產(chǎn)生位移，使可動(dòng)極板和左右兩個(gè)極板之間的間距不相對(duì)，形成差動(dòng)電容，若不考慮邊緣電場(chǎng)影響，該差動(dòng)電容可看作平板電容。差動(dòng)電容的相對(duì)變化值與被測(cè)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(cè)量帶來的誤差。

 

        差壓變送器是測(cè)量變送器兩端壓力之差的變送器。所測(cè)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(gè)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(cè)量。測(cè)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(hào)(4 mA ～20 mA)。

 

3 液位測(cè)量

3． 1 變送器安裝在開口容器液位測(cè)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(diǎn)遷移量為:A = h 1 ·p 1

*低測(cè)量液位時(shí)，作用于變送器上的等效靜壓差為:P 1 = h 1 ·p 1 = A

*高測(cè)量液位時(shí)，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(cè)量液位到*高測(cè)量液位之間的高度;h 1 ———*低測(cè)量液位到容器低端法蘭中心線之間的高度;p 1 ———被測(cè)液體介質(zhì)的比重。變送器校驗(yàn)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(cè)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(diǎn)遷移量為:A = h 3 ·p 2 － h 1 ·p 1

*低測(cè)量液位時(shí)，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(cè)量液位時(shí)，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(yàn)范圍為:

P = △P 1 ～ △P 2 = A ～ A － H·p 1

雙法蘭差壓變送器所測(cè)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(cè)出△P 值，與高度△h 成反比，在溫度變化時(shí)，雖然液體體積膨脹或縮小，實(shí)際液位升高或降低，所檢測(cè)到的壓力始終是保持不變的。如果生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要顯示實(shí)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(yàn)方法

4． 1 常規(guī)式雙法蘭差壓變送器的校驗(yàn)方法

先將阻尼調(diào)至零狀態(tài)，先調(diào)零點(diǎn)，然后加滿度壓力調(diào)滿量程，使輸出為 20 mA，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校講的是快，在此介紹零點(diǎn)、量程的快速調(diào)校法。調(diào)零點(diǎn)時(shí)對(duì)滿度幾乎沒有影響，但調(diào)滿度時(shí)對(duì)零點(diǎn)有影響，在不帶遷移時(shí)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(diǎn)將向上移動(dòng)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(diǎn)增加 1/5 × 0． 125 = 0． 025． 調(diào)零點(diǎn)電位器使輸出為 20． 000 mA。零點(diǎn)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(shí)進(jìn)行微調(diào)。然后進(jìn)行遷移、線性、阻尼的調(diào)整工作。

 

4． 2 智能差壓變送器的校準(zhǔn)

用上述的常規(guī)方法對(duì)智能變送器進(jìn)行校準(zhǔn)是不行的，因?yàn)檫@是由 HAＲT 變送器結(jié)構(gòu)原理所決定了。因?yàn)橹悄茏兯推髟谳斎雺毫υ春彤a(chǎn)生的 4 mA～20 mA 電流信號(hào)之間，除機(jī)械、電路外，還有微處理芯片對(duì)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(shí)際上廠家對(duì)智能變送器的校準(zhǔn)也是有說明的，如 EJA 的變送器，對(duì)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(shí)際壓力并對(duì)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(shí)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(huì)略有不同，這可通過微調(diào)項(xiàng)來進(jìn)行校準(zhǔn)。由于各部分既要單獨(dú)調(diào)校又必需要聯(lián)調(diào)，因此實(shí)際校準(zhǔn)時(shí)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，無需外部壓力信號(hào)源。

(2)再做一次全程微調(diào)，使 4 mA ～20 mA、數(shù)字讀數(shù)與實(shí)際施加的壓力信號(hào)相吻合，因此需要壓力信號(hào)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(hào)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(duì)雙法蘭變送器介紹的安裝位置、校驗(yàn)分析都是內(nèi)蒙古蘭太實(shí)業(yè)股份有限公司制鹽分公司現(xiàn)場(chǎng)使用的方法。