電容式壓力變送器

一般意義上的壓力變送器主要由測壓元件傳感器（也稱作壓力傳感器）、測量電路和過程連接件三部分組成。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號（如4~20mADC等）， 以供給指示報警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。


工作原理
電容式壓力變送器被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩個壓力室，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)。電容式壓力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。電容式壓力變送器和電容式壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。電容式壓力變送器的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(jìn)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(yùn)算，以及診斷和數(shù)字通信。


結(jié)構(gòu)分析
壓力變送器微處理器中有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。
數(shù)字通信線路為變送器提供一個與外部設(shè)備(如205型智能通信器或采用HART協(xié)議的控制系統(tǒng))的連接接口。此線路檢測疊加在4-20mA信號的數(shù)字信號，并通過回路傳送所需信息。通信的類型為移頻鍵控FSK技術(shù)并依據(jù)BeII202標(biāo)準(zhǔn)。


特點(diǎn)
數(shù)字精度：+（-）0.075%
l 穩(wěn)定性：0.075% 60個月
l 量程比：100：1
l 測量速率：0.2S
l 小型化（2.4kg）全不銹鋼法蘭，易于安裝
l 過程連接與其它產(chǎn)品兼容，實(shí)現(xiàn)測量
l 世界上采用H合金護(hù)套的傳感器（技術(shù)），實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的冷、熱穩(wěn)定性
l 采用16位計算機(jī)的智能變送器
l 標(biāo)準(zhǔn)4~20m.
l 支持向現(xiàn)場總線與基于現(xiàn)場控制的技術(shù)的升級


優(yōu)勢分析
模擬型特點(diǎn)
● 精度高
● 量程、零點(diǎn)外部連續(xù)可調(diào)
● 穩(wěn)定性能好
● 正遷移可達(dá)500%、負(fù)遷移可達(dá)600%
● 二線制
● 阻尼可調(diào)、耐過壓
● 固體傳感器設(shè)計
● 無機(jī)械可動部件、維修量少
● 重量輕（2.4kg）
● 全系列統(tǒng)一結(jié)構(gòu)、互換性強(qiáng)
● 小型化（166mm總高）
● 接觸介質(zhì)的膜片材料可選
● 單邊抗過壓強(qiáng)
● 低壓澆鑄鋁合金殼體
智能型特點(diǎn)：
●超級的測量性能，用于壓力、差壓、液位、流量測量
●數(shù)字精度：+（-）0.05%
●模擬精度：+（-）0.75%+（-）0.1%F.S
●全性能：+（-）0.25F.S
●穩(wěn)定性：0.25% 60個月
●量程比：100：1
●測量速率：0.2S
●小型化（2.4kg）全不銹鋼法蘭，易于安裝
●過程連接與其它產(chǎn)品兼容，實(shí)現(xiàn)測量
●世界上采用H合金護(hù)套的傳感器（技術(shù)），實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的冷、熱穩(wěn)定性
●采用16位計算機(jī)的智能變送器
●標(biāo)準(zhǔn)4-20mA，帶有基于HART協(xié)議的數(shù)字信號，遠(yuǎn)程操控
●支持向現(xiàn)場總線與基于現(xiàn)場控制的技術(shù)的升級。


儀表選型
選型表：　無 S 代號 測量范圍　ABGAP-2400 0-6～40kPa　ABGAP-2500 0-40～250kPa　ABGAP-2600 0-0.16～1kPa　ABGAP-2700 0-0.4~2.50KPa　ABGAP-2800 0-1.6～10Mpa　代號 結(jié) 構(gòu) 材 料　法蘭接頭 排氣/排液閥 隔離膜片 灌充液體　F22 316不銹鋼 316不銹鋼 316不銹鋼 硅油　F23 316不銹鋼 316不銹鋼 哈氏合金C　F24 316不銹鋼 316不銹鋼 蒙乃爾　F25 316不銹鋼 316不銹鋼 鉭　F33 哈氏合金C 哈氏合金C 哈氏合金C　F35 哈氏合金C 哈氏合金C 鉭　F44 蒙乃爾 蒙乃爾 蒙乃爾　代號 選 件　M1 O～1 00%線性指示表　M2 數(shù)字顯示表頭　M3 液晶顯示表頭　B1 管裝彎支架　B2 盤裝彎支架　B3 管裝平支架　D1 法蘭側(cè)面排氣/排液閥在上部　D2 法蘭側(cè)面排氣/排液閥在下部　E1 普通電纜接頭　E2 防爆電纜接頭　G1 腰形法蘭　G2 焊管接頭　d 隔爆　i 本安


分析與處理
電容式壓力變送器測量部分敏感部件采用全焊接結(jié)構(gòu)，電子線路部分采用波峰焊接和接插件安裝方式，整體結(jié)構(gòu)堅固、耐用，故障甚少。對絕大多數(shù)使用者來就，如發(fā)現(xiàn)敏感部件出現(xiàn)故障，一般無法自行修復(fù)，應(yīng)與生產(chǎn)廠家聯(lián)系更換其整體部件。
一、變送器測量部分的檢查
變送器測量部分產(chǎn)生的故障，都會引起變送器無輸出或輸出不正常，因此應(yīng)首先檢查變送器的測量敏感部件。
1．拆下法蘭，檢查敏感部件隔離膜片有無變形，破損和漏油現(xiàn)象發(fā)生。
2．拆下補(bǔ)償板，不取出敏感部件，檢查插針對殼體的絕緣電阻，在電壓不超過100V的情況下，絕緣電阻不應(yīng)小于100MΩ。
3．接通電路和氣路，當(dāng)壓力信號為量程上限值時，關(guān)閉氣源，輸出電壓和讀數(shù)值應(yīng)穩(wěn)定不動。如果輸出電壓下降，則說明變送器有泄漏，可用肥皂水檢查出泄漏部位。


二、變送器電路部分的檢查
1．接通電源，檢查變送器輸出端電壓信號的狀態(tài)。若無輸出電壓，應(yīng)首先檢查電源電壓是否正常；是否符合供電要求；電源與變送器及負(fù)載設(shè)備之間有無接線錯誤。如果變送器接線端子上無電壓或極性接反均可造成變送器無電壓信號輸出。排除上述原因，則應(yīng)進(jìn)一步檢查放大器板線路中元件有無損壞問題；線路板接插件有無接觸不良現(xiàn)象，可采取對照正常儀表的測量電壓與故障儀表對應(yīng)的測量電壓相比較的方法，確定故障點(diǎn)，必要的情況下可更換有故障的放大器板。在對流量型變送器檢查時，對J型放大器板應(yīng)特別要注意采取防靜電措施。
2．接通電源，在給定輸入壓力信號后，若變送器輸出過高（大于10VDC），或輸出過低（小于2.0VDC），且改變輸入壓力信號和調(diào)整零點(diǎn)、量程螺釘時輸出均無反應(yīng)。對于這類故障，除檢查變送器測量部分敏感部件有無異常外，應(yīng)檢查變送器放大器板上“振蕩控制電路部分”工作正常與否。高頻變壓器T1-12之間正常峰值電壓應(yīng)為25~35VP-P；頻率約為32kHz。其次檢查放大器板上各運(yùn)算放大器的工作狀況；各部分的元器件有無損壞問題等。此類故障需要更換放大器板。
3．變送器在線路設(shè)計和工藝裝配質(zhì)量上要求都十分嚴(yán)格，在實(shí)際使用中對出現(xiàn)的線路故障，經(jīng)檢查確認(rèn)后與生產(chǎn)廠家聯(lián)系更換其故障線路板，以確保儀表長期工作的穩(wěn)定性和可靠性。
三、現(xiàn)場故障檢查
施工現(xiàn)場出現(xiàn)的故障，絕大多數(shù)是由于使用和安裝方法不當(dāng)引起的，歸納起來有幾個方面。
1．一次元件（孔板、遠(yuǎn)傳測量接頭等）堵塞或安裝形式不對，取壓點(diǎn)不合理。
2．引壓管泄漏或堵塞，充液管里有殘存氣體或充氣管里有殘存液體，變送器過程法蘭中存有沉積物，形成測量死區(qū)。
3．變送器接線不正確，電源電壓過高或過低，指示表頭與儀表接線端子連接處接觸不良。
4．沒有嚴(yán)格按照技術(shù)要求安裝，安裝方式和現(xiàn)場環(huán)境不符合技術(shù)要求。
以上出現(xiàn)的故障都會引起變送器輸出不正?；驕y量不準(zhǔn)確，但經(jīng)過細(xì)心檢查，嚴(yán)格按照技術(shù)要求使用和安裝，及時采取有效措施，問題都可以排除，對不能處理的故障，應(yīng)將變送器送到實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)廠家做進(jìn)一步檢查。


技術(shù)參數(shù)


　　模擬量：二線制4～20mADC
　　數(shù)字量：兩線制4～20mADC并疊加符合HART協(xié)議的過程變量數(shù)字信號。
　　電源：供電電壓12.5～45VDC
　　負(fù)載限制：回路負(fù)載電阻Rmax取決于供電電壓。HART通訊要求負(fù)載電阻不低于250Ω ，不高于600Ω
　　通訊距離：通訊距離為1.5Km，多站通訊最多可接15臺智能變送器。
　　輸出顯示：四位制數(shù)字顯示、五位LCD液晶顯示、指針式。
　　防爆形式：本安型：ExiaII CT5; 隔爆型。
　　零點(diǎn)遷移范圍： 零點(diǎn)可隨意正遷移或負(fù)遷移，但不得使設(shè)定的測量范圍上下限和量程超出極限值。
　　溫度范圍：環(huán)境溫度：-40～85℃ （選用LCD指示表時為-20～70℃）
　　測量介質(zhì)溫度： -40～104℃
　　靜壓和單向超壓范圍： 3.45Kpa（絕壓）～31.2MPa(表壓)
　　相對濕度： 5～98%RH
　　啟動時間： 5秒內(nèi)啟動
　　容量變化量： 小于0.16cm3
　　阻尼調(diào)整： 時間常熟0.20～25秒
　　故障報警： 如傳感器或電路出現(xiàn)故障，自動診斷功能將自動輸出3.9或21.0mA
　　組態(tài)保護(hù)： 為了避免變送器的組態(tài)數(shù)據(jù)被隨意改動,可通過軟件或保護(hù)開關(guān)鎖定存儲的數(shù)據(jù)。