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智能差压变送器的应用 变送器常见问题解决方法

时间:2020-07-08    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

基于微处理器的现场智能仪表是顺应现场总线而产生的,同样,现场智能仪表的应用
也为现场总线的开发与应用提供了良好的基础并提出新的问题,供专家研究。现阶段现场
智能仪表,正象有关文献所介绍的,由于通讯协议的不兼容,以及兼顾常规仪表4-20mA
模拟信号传递的持点.是一种不得已的过渡产品。还不能真正适应现场总线的真智能现场仪表。它既不能降低控制系统的初期安装费用.也不能充分发挥其本身所具有的优越功能,更不能实现现场智能仪表之间的相互信息交换与运作。
     然而.智能变送器毕竟代表着新-代变送器的崛起,它采用了当今不少高新技术.如传感技术,微电子数字处理技术等,与常现变送器相比,具有精度高、稳定性好、可靠性高、测量范围宽、量程比大等特定。更具优势的是它实现了数字通讯功能。通过具有相同通讯协议的DCS系统或现场通讯控制器可对智能变送器的各种参数进行变更、设定,实现远程调试、人机对话.在线监测各种数据。和所有智能仪表一样,智能变送器也拥有完善的自诊断功能。可以说,目前的智能变送器是替代过去,代表将来现场仪表发展方面的新型变送器。
2 智能差压变送器的应用
    以下关于智能变送器的实际应用例子、发挥其各种特点,解决过程控制测景中出现的各种问题:需要指出的是,市场上存在着各种类型的智能变送器.内在功能将特性不尽相同,故文中所举的个别例子不一定具有普通性.请读者叫鉴。
2.1 实际验证原始设计差压
    我厂铜碱洗工段再生岗位.有一差压式流量计用于空气流量的测量。空气用于废铜液再生后铜比的调节。这套流量计的设计差压值为10KPa.但一直无法正常运行。现场操作人员只能凭借经验来判断、控制空气流量,给工艺操作伴来随意性、盲目性;门时.过多的空气量会使系统中的氧含量升高而威胁系统安全。考虑到该空气流量小,工艺管道小,及原始设计中相应的艺参数存在偏差、从而使得理论验证原设计差压值变得意义不大。
    在应用智能差压变送器后.利用智能差压变送器具有显示输入差压值的功能。单位可以从规定的系列中选取,实际验证设计差压值变得非常方便,在岗位人员的配合下,实际测量了该流量计的工作差压值与zui大差压值。出乎意料的是,zui大差压值竟达100KPa.是原设计值的10倍,无怪乎原差压式流量计不能正常运行。按此差压值,用智能终端修改变送器的测量上限值、实现了空气流量的自动测量.解决了历史上未能解决、困扰已久的难题。
    在差压式流量计应用中.尤其在小流量、小管道的测量中,可能存在工[艺参数个详或与实际情况存在严重偏差等系列问题.引起原始设汁差压值的严重误差,导致整套流量计异常。此时,引用智能差压变送器可以起到化繁为简的作用,用它直接实际测量节流件前后的压差,据此修正原始设计值,使疑难问题迎刃而解。

2.2 简化系统组成环节
     智能差压变送器只须通过简单的设定而获得与输入差压信号平方根关系的输出信号,因而可免于使用差压式流量计的开方环节.简化了测量、控制系统的构成。好处是不言而喻的。同时.开方后小信号切除又具有独到之处。有两种小信号切除方式.其一与普通开方器-样,在输出信号小于切除点时进行完全切除.如图l所示。称之为"零切除方式":其二是在输出信号小于切除点时.输出信号与输入差压信号成线性关系.如图2所示,称之为"线性切除方式"。两种切除方式的切除点在0%-20%之间连续可调。比较图1和图2可知.线性切除方式在测量下限流量时,有益于现场的操作。
2.3减少仪表备品数量
     中氮企业,氨合成塔主线进口氢、氟混合气流量的测量有大流量测量和小流量测量之说。大流量用于合成塔正常生产时.小流量用于合成塔触媒更新后升温还原阶段。用常规 差压变送器来实现时。在升温还原阶段,需装上小量程差压变送器(本厂实际差压值为16KPa,进行电炉升温时安全气量(即小流量)的测量控制;在升温还原阶段结束后,合成塔投入正常生产时.又需重新换装成大量程差压变送器(实际差压值为254KPa)。通常常规差压变送器.不具备如此大的量程比。为满生产需要,该流量的测量实际上配备了两台差压变送器。
     利用智能差压变送器量程比大。且有自设定、自校验能力.用其进行主线流量测量.仅需通过智能终端在控制室内进行小量程差压值和大量程差压值的修改、完成同样的目的。避免了常规差压变送器的拆装校验.降低仪表工维护量,减少备品表数量。 常规差压变送器的量程比郁不大.像熟悉的1151差压变送器。量程比为6:1,而智能变送器的量程比至少可以达到30;1。一般可达50:1。显而易见.如果用智能变送器作为常规4-20mA输出变送器的备品,可大大减少备品仪表的规格和数量。
2.4 便于各种参数的现场显示
    仪表进行简单的设定,就可以使智能变送器内藏LCD模块显示各种不同的数据。如压力受送器.可使LCD直接显示输入压力及相应单位,差压受送器,可使LCD指示单位自定的流量工程值等。在某些场合可以省略现场一次指示仪表,如压力表、转子流量计等 而不影响现场的监视与操作。LCD显示模块具有强制自诊断显示功能,一旦被测参数超出量程或变送器本身故障,LCD将显示出错代码来替代原设定参数的显示,利于及时排除故障。如果通过智能终端,可以从变送器中读出更多的过程信息。
3 技术上有待改进的问题
    在使用中也发现.智能变送器还存在尚需提高的技术问题。
(1)如何实现对变送器的加密,保证各种设定数据的性。
(2)如何降低变送器在进行通讯时对供电电源的要求。方便现场调试、维护。
(3)如何将变送器测出的其它信息,如环境温度、过程介质静压、差压值等可以在智能终端上显示的内容分离出来.以达一表多用。 
(4)如何突破通讯协议上各自为政的局面,实现通讯的标准化、开放化。
4 结束语
    虽然智能变送器的价格略高于常规模拟变送器,但其性能价格比却非常规仪表所能及。上述几例仅归纳了智能变送器的几个特点,尚有其它优点限于篇幅而不能一一列举。总之,即使没有相应的DCS系统与之配套,合理选择智能变送器,不存在大材小用问题,它能帮助自控人员提高生产效率,降低仪表工作量,减少仪表备品备件,拓宽工作思路、提供解决问题新方法、新思路,zui终提高生产过程的自动化水平。之所以称之为"智能差压变送器的初级应用".主要原因是未将智能变送器真正意义上的数字通讯功能与DCS系统结合起来,充分体现其综合优势。仅用作常规变送器的替
代,运用其某些特性来解决实际工作中的问题。姑且作为现场智能仪表应用的初级经验奉献于同行。

温度变送器故障分析及处理办法

    温度变送器应用的非常广泛,因为使用环境、现场、以及配套的仪表的千差万别,工程师、技术员或者维修人员在使用过程中遇到过各种各样的问题。在此,简要地分析一下几个主要的引起温度变送器故障的原因。

    1、温度传感器引起的故障

    这是常见的也是好判断的故障。在使用过程中,一旦出现温度变送器输出异常,首先检查温度传感器是否出现故障。在温度变送器电路正常的情况下,有以下几种情况。

    (1)温度传感器断路。温度变送器都有温度传感器熔断报警功能,此时无论变送器前端接的是热电阻还是热电偶,都会表现为变送器输出值小于标准信号即小于4mA。目前标准的熔断报警电流是3.75mA,当测试温度变送器输出时,万用表显示的电流值为3.75mA,同时变送器模块的红灯闪烁,即可判定温度传感器断路,更换前端的探头即可解决。

    有的客户因为上位仪表的差异,对熔断报警电流有特殊要求的,厂家是可以定制的,比如要求熔断报警电流小于3mA的,在保证精度的情况下可以做到2.95mA,甚至更低。

    (2)温度传感器短路。此时温度变送器输出的数值一般没有规律,是个异常值,可以理解成软件中的“乱码”。事实上由于温度传感器短路的原因,经过恒流源激励后流入单片机的电压有可能是个异常的电压值,再经过系列的AD转换、放大、DA转换,最终输出的就是一个非正常的数值。如果前端电路处理得好,温度变送器模块不会损坏,处理不好的电路就会损坏模块。

    (3)温度传感器“虚断虚短”。这种情况一般是温度变送器时而正常,时而不正常。大多数原因属于温度传感器封装质量的问题,更换探头即可解决。

    2、供电电源引起的故障

    正常的温度变送器供电范围是9~30VDC,或者8.5~30VDC,客户现场使用较多的是12VDC、24VDC直流开关电源。一般情况下,电源不会对温度变送器造成损坏。如果电源出现问题,就很有可能损坏温度变送器。

    (1)供电电压偏低。温度变送器供电电路的设计一般情况是留有余量的,如果低于标准供电电压2~3VDC(当然,低功耗的温度变送器根据不同的输出,可以做到5VDC供电,甚至3.3VDC供电),在确保温度变送器正常功耗的情况下,温度变送器是可以正常工作的。即使不能满足温度变送器正常工作所需的功耗,温度变送器只是不会正常工作,也不会损坏。

    (2)供电电压偏高。一般情况下,电圧不能超过32VDC,超过基本会损坏温度变送器。即使侥幸电源电路中没有元件烧毁,也会降低其使用寿命。

    (3)共用电源的问题。在系统中,多数设备共用同一电源的现象非常普遍。一般情况下,同一功耗量级的设备基本会相安无事,就怕系统中有大功率的设备或者不断起停的设备,轻则会造成电荷堆积引起干扰,重则会产生浪涌。因此,工程师在设计电路时,具体分析下所用的设备和仪器仪表,将不同类型的设备、仪器仪表分开供电,做到互不干扰、互不影响。

    3、浪涌的灾难

    浪涌是损坏温度变送器的常见的黑手。浪涌的定义如下。浪涌也叫突波,顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲,浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。可能引起浪涌的原因有:重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量,以保护连接设备免于受损。

    看完上述定义,浪涌的杀伤力我就不用细说了,估计您应该觉得损坏温度变送器也是正常的吧!如果您的系统或者设备中有上述情况存在,不仅要选用隔离型的温度变送器,而且要做好各种接地、绝缘、屏蔽、保护电路等保护措施。因为除了温度变送器,系统中的其他设备也可能在浪涌的灾难下不能幸免于难。

    4、电磁干扰的麻烦

    大的电机、大型机械、反应釜、电力设备、传输线路、无线电、甚至偶然经过的大型设备等能够产生电磁场的,基本都会有电磁波的传导或者辐射,电磁干扰种类繁多,没办法尽述。因此,有经验的工程师或者技术员在现场就要仔细分析自己现场环境,采取必须的措施。在设计之初,就把电磁干扰作为防范的重点,做到防患于未然,努力减少后续使用过程中的麻烦。

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差压变送器现场校准的方法

  差压变送器的应用很广泛,为保证其准确性、正常运行,定期检查、校准是很有必要的。现介绍一种不用拆除导压管就进行现场校准的方法。

  一、准备工作

  我们知道 差压变送器在应用中是与导压管相连接的,通常的做法,需要把导压管和差压变送器 的接头拆开,再接入压力源进行校准。这样是很麻烦的,并且工作和劳动强度大,最担心的是拆装接头时把导压管扳断或出现泄漏问题。我们知道不管什么型号的差压变送器 ,其正、负压室都有排气、排液阀或旋塞;这就为我们现场校准差压变送器提供了方便,也就是说不用拆除导压管就可校准差压变送器。对差压变送器 进行校准时,先把三阀组的正、负阀门关闭,打开平衡阀门,然后旋松排气、排液阀或旋塞放空,然后用自制的接头来代替接正压室的排气、排液阀或旋塞;而负压室则保持旋松状态,使其通大气。压力源通过胶皮管与自制接头相连接,关闭平衡阀门,并检查气路密封情况,然后把电流表(电压表)、手操器接入变送器输出电路中,通电预热后开始校准。

  二、常规差压变送器的校准

  先将阻尼调至零状态,先调零点,然后加满度压力调满量程,使输出为20mA, 在现场调校讲的是快,在此介绍零点、量程的快速调校法。调零点时对满度几乎没有影响,但调满度时对零点有影响,在不带迁移时其影响约为量程调整量的1/5,即量程向上调整1mA,零点将向上移动约0.2mA,反之亦然。例如:输入满量程压力为100Kpa, 该读数为19.900mA, 调量程电位器使输出为19.900+(20.000-19.900)×1.25=20.025mA. 量程增加0.125mA,则零点增加1/5×0.125=0.025. 调零点电位器使输出为20.000mA. 零点和满量程调校正常后,再检查中间各刻度,看其是否超差?必要时进行微调。然后进行迁移、线性、阻尼的调整工作。

  三、 智能差压变送的校准

  用上述的常规方法对智能变送器 进行校准是不行的,因为这是由HART变送器结构原理所决定。因为智能变送器在输入压力源和产生的4-20mA电流信号之间,除机械、电路外,还有微处理芯片对输入数据的运算工作。因此调校与常规方法有所区别。;对校准就有:“设定量程”、“重定量程”、“微调”之分。其中“设定量程”操作主要是通过LRV.URV的数字设定来完成配置工作,而“重定量程"操作则要求将变送器连接到标准压力源上,通过一系列指令引导,由变送器直接感应实际压力并对数值进行设置。而量程的初始、最终设置直接取决于真实的压力输入值。但要看到尽管变送器的模拟输出与所用的输入值关系正确,但过程值的数字读数显示的数值会略有不同,这可通过微调项来进行校准。由于各部分既要单独调校又必需要联调,因此实际校准时可按以下步骤进行:

  1、先做一次4-20mA微调,用以校正变送器内部的D/A转换器,由于其不涉及传感部件,无需外部压力信号源。

  2、再做一次全程微调,使4-20mA、数字读数与实际施加的压力信号相吻合,因此需要压力信号源。

  3、最后做重定量程,通过调整使模拟输出4-20mA与外加的压力信号源相吻合,其作用与变送器外壳上的调零(Z)、调量程(R)开关的作用完全相同。2 ^8 }2 y9 C6 b. D

  四、几点建议

  调校工作结束后,要把排气、排液阀或和旋塞旋回原位,并应缠上生料带,要旋紧保证不泄漏,但旋紧前应该先进行正、负压室的排气、排液工作。此时还可利用工艺压力,进行简易的变送器 静压误差检查工作。

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差压变送器 差压变送器现场校准的方法_差压变送器

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