压力变送器(X年).ppt

,压力变送器,2009年,内容介绍,压力变送器JJG882-2004检定规程,1、压力变送器定义,压力变送器是一种将压力变量转换为可传送的标准输出信号的仪表，而且输出信号与压力变量之间有一定的连续函数关系（通常为线性函数）。主要用于工业过程压力参数的测量和控制。,差压变送器常用于流量的测量及测量液位。,2、压力变送器分类,压力变送器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、生产自控、航空航天、军工、石化、电力、管道等众多行业。,压力传感器的种类繁多，按照原理分可分为：电阻应变片、半导体应变片、压阻式、力平衡式、电容式等。目前在长庆气田范围内应用最为广泛的是电容式压力变送器，它具有较高的精度以及较好的线性特性。下面我们简单介绍这几类传感器。,1）应变式：应变式压力变送器是将应变片通过特殊粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也产生形变使阻值改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器放大，再传输给处理电路显示或执行机构。,电阻应变效应,3、压力变送器原理,2）压阻式变送器：压阻式压力传感器是压力直接作用在膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在感压膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥(闭桥)，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号。,由于没有液体的传递作用，无任何填充液，不会产生工艺污染。因此在食品、医药等行业有着广泛的应用，加之是干式陶瓷膜片，故不受安装方向影响。,3、压力变送器原理,3）压电式变送器：电介质在沿一定方向上受到外力作用变形时，其内部产生极化现象，同时在它的两个相对表面出现正负相反的电荷。当去掉外力又恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。,当在电介质的极化方向上施加电场，电介质也发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应（电致伸缩现象）。依据电介质压电效应研制的传感器称为压电传感器。,压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。主要应用于飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击、航空和宇航、军事及生物医学测量中。,3、压力变送器原理,4）力平衡式变送器：被测压力通过弹性敏感元件（弹簧管或波纹筒）转换成作用力，使平衡杠杆产生偏转，杠杆的偏转由检测放大器转换为010mA的直流电流输出，电流流入处于永久磁场内的反馈动圈中，使之产生与作用力相平衡的电磁反馈力。当作用力与该反馈力达到动平衡时，杠杆系统就停止偏转，此时的电流即为变送器的输出电流，它与被测压力成正比。,3、压力变送器原理,5）电容式变送器：被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在敏感元件的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的电流、电压或数字HART（高速可寻址远程发送器数据公路）输出信号。,3、压力变送器原理,压力变送器和绝对压力变送器的工作原理和差压变送器相同，所不同的是低压室压力是大气压或真空。也就是说表压变送器(GP),大气压如同施加在传感膜片的低压侧一样；绝压变送器(AP)，低压侧始终保持一个参考压力。【3051型变送器的传感膜片的最大位移量为0.004英寸（0.1毫米）】。,电容式压力变送器有电动和气动两大类。电动的标准化输出信号主要为0mA10mA和4mA20mA（或15V）的直流信号。气动的标准化输出信号主要为20kPa100kPa的气体压力。但不排除具有特殊规定的其他标准化输出信号。,压力变送器通常由两部分组成：感压单元、信号处理和转换单元。有些变送器增加了显示单元，还有些具有现场总线功能。压力变送器的结构原理如图1、2所示。,图2分解图,4、压力变送器的组成结构,1、如要设定4mA点，向变送器高压侧施加下限量程值对应的压力，按住零点调整按钮2-3秒，即可完成零点重设。2、如要设定20mA点，向变送器高压侧施加上限量程值对应的压力，按住量程调整按钮2-3秒，即可完成量程重设。,5、变送器基本操作及现场检查,零点和量程的调整,应用差压变送器测量液面时，如变送器正、负压室与容器的取压点处在同一水平面上，就不需要迁移。,实际应用中，出于对设备安装位置和维护等方面的考虑，测量仪表不一定都能与取压点在同一水平面上；又如被测介质是强腐蚀性或重粘度的液体，不能直接把介质引入测压仪表，必须安装隔离液罐，用隔离液来传递压力信号，以防被测仪表被腐蚀。这时就要考虑介质和隔离液的液柱对测压仪表读数的影响。,迁移,为了能够正确指示液位的高度，差压变送器必须做一些技术处理即迁移。,5、变送器基本操作及现场检查,将差压变送器的正、负压室与容器的取压点安装在同一水平面上(如图)。,被测介质的密度为，重力加速度为g，则P=PB-PA=gh+(PA)-(PA)=gh；如为敞口容器，PA为大气压力，P=PB=gh，由此可见，如果差压变送器正压室和取压点相连，负压室通大气，通过测B点的表压力就可知液面的高度。,1）不迁移,为防止密闭容器内的液体或气体进入变送器的取压室，造成引压管线的堵塞或腐蚀，在变送器的正、负压室与取压点之间装有隔离液罐，并充以隔离液。,当H=0时,P=-1gH,在差压变送器的负压室有一静压力1gH,使差压变送器的输出小于4mA。当H=Hmax时，P=(-1)gHmax,实际工作中1,故在最高液位时，负压室的压力也大于正压室的压力，使仪表输出仍小于实际液面所对应的仪表输出。这样就破坏了变送器输出与液位之间的正常关系。为了使仪表输出和实际液面相对应，就必须把负压室引压管线这段H液柱产生的静压力1gH消除掉，就要对差压变送器负迁移,1gH就是迁移量。,2）负迁移,在实际测量中，变送器的安装位置往往与最低液位不在同一水平面上。,当H=0时，P=gh1，在变送器正压室存在一静压力，使其输出大于4mA。当H=Hmax时，P=gH+gh1，变送器输出也大于20mA，因此，也必须把gh1这段静压力消除掉，这就是正迁移。,3）正迁移,4）测量范围、量程范围和迁移量的关系,差压变送器的测量范围等于量程和迁移量之和，即测量范围=量程范围+迁移量。,如上图a量程为30kPa，无迁移量，测量范围等于量程为30kPa；b量程为30kPa，迁移量为-30kPa，测量范围为-300kPa；c量程为30kPa，迁移量为30kPa，测量范围为3060kPa。,答：差压变送器的故障多是零点漂移和导压管堵塞，因此现场只对零点和变化趋势进行检查。1）零点检查：关闭正、负压截止阀。打开平衡阀，此时电动差压变送器电流应为4mA。,5、变送器基本操作及现场检查,判断现场运行中差压变送器的工作是否正常,2）变化趋势检查：各阀门处于开表状态，缓慢打开负压室的排污阀，变送器输出应为最大饱和输出值（20.8mA）。若打开正压室排污阀，则最小饱和输出值（3.9mA）。,3）打开排污阀时，被测介质排出很少或没有。说明导压管有堵塞现象，要设法疏通。,1）变送器内隔离膜片与传感元件间的灌充液漏，使其感压元件受力不均，使其测量失准。,导致变送器损坏和精度下降的原因：,6、压力变送器故障分析,零点和量程不断偏移，或工作点输出不断偏移，或两种现象都有。对压力增大或减少的低敏感性或两者均不敏感。非常严重的非线性输出。工作点输出发生明显的漂移。零点或量程的偏移值突然增大，或两者都增大。输出不稳定。饱和输出值为低或高。,6、压力变送器故障分析,2）由于被雷击或瞬间电流过大，变送器膜盒内的电路部分损坏，无法进行通讯。3）变送器的电路部分长时间处于潮湿环境或表内进水,电路部分发生短路损坏,使其不能正常工作。,6、压力变送器故障分析,a、接线端子损坏：完好的接线端子块其PWR两端的电阻值应为无穷大，被击穿的接线端子PWR两端的电阻值往往只有几千或者十几千欧，一般情况下，接线端子损坏的变送器无法进行HART通讯，且显示电流值超量程。,6、压力变送器故障分析,b、电子线路板损坏：电子线路板采用高度集成电路技术，它接受来自传感器膜盒的数字输入信号及其修正系数，然后将信号进行修正和线性化，同时电子线路板还与HART手抄器进行通讯。所以损坏了电子线路板的变送器往往不能进行HART通讯、输出电流值与膜头感受压力下的电流值不一致、通讯的结果是电压、电流超量程。,6、压力变送器故障分析,c、感压膜头损坏：当确认FLUKE的测试线、HART通讯线完好，变送器的电子线路板、接线端子完好时仍出现电流、压力值超量程时，可以确定变送器的感压膜头损坏。,6、压力变送器故障分析,4）变送器量程选择不当，压力、差压变送器长时间超量程使用，造成感压元器件产生不可修复的变形。5）变送器取压管发生堵塞、泄露，导致压力变送器受压无变化或输出不稳定。6）差压变送器取压管发生堵塞、泄露或操作不当，因感压膜片单向受压，使变送器损坏。,6、压力变送器故障分析,7）气体中的粘污介质在变送器隔离膜片和取压管内长时间堆积，导致变送器精度逐渐下降，仪表精度失准。8）由于介质对感压膜片的长期侵蚀和冲刷，使其出现腐蚀或变形，导致仪表测量失准。,6、压力变送器故障分析,7、压力变送器故障处理,输出信号为零：a、检查管道内是否存在压力；b、电源极性是否接反；c、检查仪表供电是否正常；d、检查并更换变送器电源端子块。,7、压力变送器故障处理,变送器不与手操器通讯a、检查变送器的电源电压是否符合仪表要求；b、检查并更换电子线路板；c、检查并更换感压膜头。,7、压力变送器故障处理,压力变量读数不稳定a、检查隔离膜片是否变形或蚀坑；b、导压管、变送器有无泄漏或堵塞；c、是否有外界干扰，应避开干扰源，重新配线并接地；d、管道是否存在杂物，使管道内出现气流扰动；e、更换感压膜头。,7、压力变送器故障处理,对于所加压力的变化无反应a、取压管上的阀门是否正常；b、取压管路是否发生堵塞；c、检查变送器的保护功能跳线开关；d、核实变送器零点和量程；e、更换传感膜头。,7、压力变送器故障处理,压力变量读数为低或高a、取压管上的各阀门是否正常；b、取压管路是否发生泄露；c、进行传感器完全微调；d、更换传感膜头。,压力变送器检定规程,1适用范围,本规程适用于压力（包括正、负表压力，差压和绝对压力）变送器的定型鉴定（或样机实验）、首次检定、后续检定和使用中检验。,计量器具控制,1.1定型鉴定（或样机试验）,定型鉴定（或样机试验）应按JJF1015-2002计量器具型式评价和型式批准通用规范和JJF1016-2002计量器具型式评价大纲编写导则要求进行，其试验项目应按GB/T17614.1-1998工业过程控制系统用变送器第一部分：性能评定方法中有关试验条款进行。,1.2首次检定、后续检定和使用中的检验1.2.1检定条件1.2.1.1检定设备,检定时所需的标准仪器及配套设备可按压力变送器的规格（参照下表）进行选择并组合成套。成套后的标准器，包括整个检定设备在内检定时引入的扩展不确定度U95应不超过被检压力变送器最大允许误差绝对值的1/4；对0.1级和0.05级被检压力变送器，由此引入的U95应不超过被检压力变送器最大允许误差绝对值的1/3。,注：压力变送器如需在现场检定，而现场的环境条件和动力条件不符合上述要求时，则必须经不确定度评定来确定。只有在新的条件下，经分析因标准器及配套设备引入的不确定度U95仍不超过被检压力变送器允许误差绝对值的1/3-1/4，方可进行现场检定。,1.2.1.2检定环境,（a）环境温度：205，每10min变化不大于1，相对湿度：4575。（b）压力变送器所处环境应无影响输出稳定的机械振动。（c）电动压力变送器周围除地磁场外，应无影响其正常工作的外磁场。,1.2.1.3其他条件,（a）电源：交流供电的压力变送器，其电压变化不超过额定值的1、频率变化超过额定值的1；直流供电的压力变送器，其电压变化不超过额定值的1。（b）气源：气动压力变送器的气源压力为140kPa，变化不超过1。气源应无油无灰尘，露点稳定并低于压力变送器壳体10。,1.2.2检定项目,2检定方法2.1外观检查：用目力观测和通电检查。,1）变送器的铭牌应完整、清晰，并具有以下信息：产品名称、型号规格、测量范围、准确度等级、额定工作压力等主要技术指标；制造厂的名称或商标、出厂编号、制造年月、制造计量器具许可证标志及编号；防爆产品还应有相应的防爆标志。差压变送器的高低压容室应有明显标记。,2）变送器的零部件应完好无损，紧固件不得有松动或损伤现象，可动部分应灵活可靠。有明显单元的变送器，数字显示应清晰，不应有缺笔画现象。3）首次检定的变送器的外壳、零件表面涂覆层应光洁、完好、无锈蚀和霉斑。,2.2密封性检查,平稳地升压（或疏空），使变送器测量室压力达到测量上限值（或当地大气压力90%的疏空度）后，关闭压力源。密封15min，应无泄露。在最后5min内通过压力表观察，其压力值下降（或上升）不得超过测量上限值的2%（也可通过变送器的输出信号的等效变化来观察）。差压变送器在进行密封性检查时，高低压力容室连通，并同时引入额定工作压力进行观察。,2.3测量误差的检定,1）设备的连接与安装检定设备和被检变送器为达到热平衡，必须在检定条件下放置2h；准确度低于0.5级的变送器可缩短放置时间，一般为1h。检定设备和被检变送器按下图进行连接，并使导压管中充满传压介质。,以上图示中输出负载电阻按制造厂规定选取。如规定值为两个以上的电阻值，则对直流电流输出的变送器应取最大值，对直流电压输出的变送器应取最小值，气动变送器的负载气阻为内径4mm，长8m的导管做为气阻，后接20cm3的气容。,首次检定、后续检定和使用中检验的差压变送器，静态过程压力可以是大气压力（及低压力容室通大气）；强制检定的差压变送器，检定时静态过程压力应保持工作压力状态。,传压介质为气体时，介质应清洁、干燥；传压介质为液体时，介质应考虑制造厂推荐的或送检者指定的液体，并应使变送器取压口的参考平面与活塞式压力计的活塞下端面（或标准器取压口的参考端平面）在同一水平面上。当高度差不大于公式所计算结果时，引起的误差可以忽略不计，否则应予修正。,式中：h-允许的高度差，ma-变送器的准确度等级Pm变送器的输入量程，Pag当地的重力加速度，m/s2-传压介质的密度，Kg/m3,2）通电预热电动变送器除制造厂另有规定外，一般需通电预热15min。3）选择检定点检定点的选择应按量程基本均布，一般应包括上限制、下限值（或其附近10%输入量程以内）在内不少于5个点。优于0.1级和0.05级的压力变送器应不少于9个点。,对于输入量程可调的变送器，首次检定的压力变送器应将输入量程调到规定的最小、最大分别进行检定；后续检定和使用中检验的压力变送器可只进行常用量程或送检者指定量程检定。,4）检定前的调整检定前，用改变输入压力的办法对输出下限值和上限值进行调整，使其与理论的下限值和上限值相一致。一般可通过调整“零点”和“满量程”来完成。,具有现场总线的压力变送器，必须分别调整输入部分及输出部分的“零点”和“满量程”，同时将压力变送器的阻尼值调整为零。,绝对压力变送器的零点绝对压力应尽可能小，由此引起的误差应不超过允许误差的1/101/20。,5）检定方法从下限开始平稳地输入压力信号到各检定点，读取并记录输出值直至上限；然后反方向平稳改变压力信号个各检定点，读取并记录输出值直至下限，这为一次循环。如此进行两个循环的检定。强制检定的压力变送器应至少进行上述三个循环的检定。,在检定过程中不允许调整零点和量程，不允许轻敲和振动变送器，在接近检定点时，输入压力信号应足够慢，避免过冲现象。,6）测量误差计算压力变送器的测量误差按下式计算。,式中：1.A-压力变送器各检定点的测量误差，mA，V或KPa；2.Ad-压力变送器上行程或下行程各检定点的实际输出值，mA,V或KPa；3.As-压力变送器各检定点的理论输出值，mA，V或KPa。,A=Ad-As,误差计算过程中数据处理原则。小数点后保留的位数应以舍入误差小于压力变送器最大允许误差的1/101/20为限。判断压力变送器是否合格应以舍入以后的数据为准。压力变送器的测量误差按准确度等级划分，应不超过下表规定。注：具有显示单元的变送器，其显示部分示值误差的检定按JJG875-1994进行。,准确度等级划分及最大允许误差、回差,基本=测量值-标准值满=19.980-20.000=-0.020(mA)零=3.998-4.000=-0.002(mA),准确度等级划分及最大允许误差、回差,该变送器精度为0.1%,经测量其零点输出为3.998mA,满量程输出为19.980mA,请问是否合格？,允许(ImaxImin)(0.1%(204)0.016(mA),2.4回差的检定,回差的检定与测量误差的检定同时进行。回差按公式计算。首次检定的压力变送器，其回差应不超过上表的规定。后续检定和使用中检验的压力变送器，其回差应不超过最大允许误差的绝对值。,式中：1.A-压力变送器的回差，mA,V或KPa;2.Ad1，Ad1-压力变送器上行程及下行程各检定点的实际输出值，mA,V或KPa。,A=Ad1-Ad2,2.5静压影响的检定,静压影响只适用于差压变送器。并以输出下限值和量程的变化来衡量。1、力平衡式差压变送器的静压影响应不超过表1规定。2、气动差压变送器的静压影响应不超过表2规定。3、其他类型差压变送器的静压影响不超过制造厂技术说明书或企业标准的规定。,表1力平衡式差压变送器静压影响要求,表2气动差压变送器静压影响要求,1）下限值变化的检定。将密封性检查后的差压变送器高、低压力容室连通，从大气压力缓慢输入至额定工作压力，保持3min后释放至大气压力。期间分别测量大气压力和额定工作压力状态下的输出下限值；并计算下限值的变化。,检定要求,2）量程变化的检定。将差压变送器的高、低压容室连通，输入额定工作压力，并测量输出下限值；然后关闭平衡阀，将低压室容室的压力降低，使高、低压力容室的压差达到差压上限值，同时测量输