差压变送器相关分析

差压变送器相关分析

差压变送器采用了 24V DC 集中供电,4~20mA DC 电流输出,实现了二线制,方便了安装,节省了原料。差压变送器根据不同场合安全方面的需要,有一般型、隔爆型、安全火花型三种。考虑到耐压及腐蚀方面的要求,测量元件采用了波纹保护的双膜片式膜盒结构,材质选用耐腐蚀的不锈钢材料制成。

1、差压变送器的结构及工作原理

1.1 差压变送器的结构差压变送器的结构由量和转换两大部分组成。

1.1.1 测量部分

测量部分包括正、负压室和测量元件(膜盒)。它的作用是将被测差压信号转换成与相应的作用力,并作用在主杠杆的下端。

膜盒采用波纹保护的双膜片式。双膜片结构可减小温度的影响,因为环境温度变化时,每个膜片的有效面积和刚度都变化,但匹配成对的膜片变化大小相同,方向相反,故可相互补偿,减小了温度漂移。膜盒内充满硅油,硅油热膨胀系数小,凝固点低,不可压缩,可保证膜盒的温度性能和耐压性能,使膜盒受压均匀,同时又能起到阻尼作用,保证整机的稳定性。当膜盒单向受到超过额定的压力时,膜片与机座接触,两者波纹完全吻合,起到过载保护作用。

1.1.2 转换部分

杠杆系统:杠杆系统包括主杠杆、副杠杆、调零装置、零点迁移装置、静压调整装置、过载保护装置等。调零装置:由于制造和安装方向的原因,杠杆系统的平衡状态除受到作用力的影响外,还有一些其它的附加力的影响,因此在副杠杆下端安装调零弹簧,利用调零弹簧的作用力,使变送器有真正的零点。零点迁移装置:在实际测量中, 为了正确地选择变送器的量程范围,提高仪表精度,常常采用零点迁移。实现零点迁移的办法就是在主杠杆上端加一个迁移弹簧,利用迁移弹簧的作用力,使变送器的输出改变,达到零点迁移的目的。静压调整装置:由于膜盒两个膜片有效面积不等,主杠杆与轴封膜片安装不同心,拉条受力不均,装配不当等原因,在静压作用下产生了静压误差。过载保护装置:当测量力 F1 增加时,反向力也增加,两力大到一定程度时, 过载保护片将弯曲变形而脱离主杠杆,F1 再增大时, 只加大弹簧片的变形,而矢量机构所承受的力不会再增加,从而起到过载保护作用。

1.1.3 矢量机构

矢量机构它由矢量板和推板组成。主主杠杆上端的推力作用在推板上, 矢量机构将该力分解为 F2、F3,F2 在副杠杆上产生一个向上的推力。

1.2 变压变送器的工作原理

变压变送器是基于力矩平衡原理工作的。当被测压差信号加到测量元件(膜盒)的两侧时,膜盒将其转换为与差压信号相应的作用力。此作用力作用于主杠杆的下端,使主杠杆以轴封膜片为支点偏转,并以力沿水平方向推动矢量机构。矢量机构将推动力 F1 分解成 F2 和 F3。使矢量机构的推板向上移动,并通过十字支承带动副杠杆, 以支点逆时针转动,使固定在副杠杆上的差动变压器的检测片靠近差动变压器,使两者的间隙发生变化,再通过放大器放大的直流信号输出。

当输出电流经反馈线圈时产生电磁反馈力,这个电磁反馈力使副杠杆以支点顺时针转动。当反馈力所产生的反馈力矩与测量部分产生的输入力矩平衡时,整个机构处于稳定状态。

2、差压变送器的调校及故障处理

2.1差压变送器的调校

先接好线路和管路。通电 30 分钟后,观察整机工作是否正常,有无摩擦、卡住等现象。一般在变送器送电的瞬间,差压变送器的输出先跑最大,然后才慢慢地回到零。说明差压变送器基本无问题,可以进行校验。

2.2差压变送器的故障及处理

2.2.1通电后差压变送器无输出

检查方法:短路 E、F 两点,应无输出,说明外部线路断;电源未接通;反馈线圈断路。如果此差压变送器的输出反向,则电源接反。如罘短路 E、F 两点时有输出,说明表内低频振荡器、功率放大器、整流滤波电路有题。测 R4 电阻两端电压 VR4,当 VR4=0.74~1.76V DC 时,说明低频振荡器及整流滤波路正常,可确定故障发生在功率放大级。如果 R4 两端电压 VR4 = 0, 说明低频振荡器和整流滤波电路有问题。

可检查 BG1 是否断,D4 是否短路,C4、C5 是否短路等。

2.2.2通电后差压变送器输出最大,用手推平衡锤也降不下来检查方法:

测 E、F 两端电压 VEF=13V DC,说明不是由于 E、F 短路造成的。测电阻两端电压,说明振荡器、整流滤波电路无问题,故生在功率放

大器的 BG2、BG3 三极管短路。

2.2.3通电后差压变送器的输出停留在 2mA 左右,用手推平衡锤也上不去

检查方法:短路 BG2 的 e、c 极,差压变送器的输出应最大,说明问题发生在低频振荡器。可检查:感应片位置太高,差动变压器没有进入工作区。差压变送器的副边 C、D 断线、低频振,荡器不工作。电容 C2 短路,使 BG1 的偏置电路不正常。BG1 三极管坏了。差压变送器原边或副边的接线接错,不能构成正反馈。

2.2.4输入信号增加,差压变送器的输出下降主要原因是反馈线圈和差动变压器副边绕组 LCD同时接反。

2.2.5差压变送器输出二位式跳动,调零位时,不能使输出值固定在某一位置

检查方法:检查反馈线圈是否短路,造成整机无负反馈。检查反馈线圈是否接反,成为正反馈。反馈线圈与磁钢间摩擦大或有卡住等现象。调零螺钉和调零弹簧之间有摩擦,以及调零弹簧压的太紧或太松。

2.2.6 线性不好

原因有:放大器放大倍数太低。机械方面摩擦大,有卡、碰、松等现象。膜盒线性不好。零点迁移装置安装不合理,迁移弹簧拉的太紧。过载保护弹黉片在量程上限有脱开现象。矢量机构的推板初始位置不当。

2.2.7 变差大

原因有:机械方面有螺丝松动现象。反馈线圈与磁钢间有摩擦。

弹性元件本身的变差大。

2.2.8 静压误差大

原因有:主要是装配原因,如主杠杆与轴封膜片不垂直,拉条装配不好,与主杠杆不在一个平面膜盒两个膜片有效面积不等。

2.2.9 差压变送器输出产生振荡

原因有: 低档时端子板中的 1- 3 端子没短接。高档时端子板中 7- 10 端子没短接。放大器放大倍数过大。由于差压变送器采用了较为先进的固定支点矢量机构调整量程,使副杠杆的支点可以固定,就有条件采用平衡重锤,用以提高仪表的耐冲击、耐振动的性能,提高了仪表的可靠性和稳定性,使仪表的安装角度不限,垂直、倾斜、水平安装均能保证精度。