压力(差压)变送器检定员.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,压力(差压)变送器检定员,第一章 概述,一、生产过程自动化,在现代化生产中，有很多参数需要记录、调整、然后再指导生产。而人工记录，凭感觉调整，辛劳，效率低，还不可控制产品质量。由此产生了过程自动化的控制理论和控制技术。而自动化是生产技术的发展方向。,最简单的自动化系统通常由检测仪表、调节装置和执行机构等组成。该系统可将各种参数控制在事先给定的数值上，并使其按给定的规律变化。,检测仪表,调节机构,调节对象,调节器,给定器,调节介质,1.被调对象的相关参数被检测仪表转换成某种信号（气信号和电信号）,2.该信号与给定值进行比较,3.如果两者不相等，所产生的偏差信号作用于调节装置,4.调节装置再按某一预定的规律通过执行机构作用于调节对象,5.调节对象增大或减小调节介质，从而又影响被调参数的变化，重复上述过程直至被调参数与给定值的偏差消除（或减小）止。,二、变送器。,将传送器检测到的各种参量转换统一繁荣标准信号输出的器件。变送器属于检测仪表，它将各种被测参数：如压力，流量，液位，密度等转换成统一的标准信号，传到远处的中央控制室的显示仪表或调节器，以便对被调节参数进行显示，调节或记录。,这种统一的标准信号，我国采用的是,（010)mADC、,（420）mADC。,优点是：1.信号传输中，直流信号不受交流感应影响，也不受传输线电感、电容和负载性质的限制。接线简单（2线制）。,2.电流信号适于远距离传输，传输线在相当范围内变化时，电流信号不受影响。,3.便于巡回检测，数据处理，方便与计算机的配合使用,三、压力变送器的发展,电动差压，压力变送器的发展，按工作原理划分，经过了四个阶段。,第一阶段（四十年代后期）工作原理为位移平衡原理,双波纹管差压变送器就是这种原理的典型产品（美国波顿公司）。差压作用于测量元件双波纹管后所产生的位移压缩弹簧，最终达成平衡。该位移同时带动差动变压器的铁芯，进而转换成电信号。,原理：在同一线筐管架上绕制一组初级线圈作输入和绕制一组次级线圈作输出。当感压元件的位移使得铁芯移动，并同时给初级线圈加适当频率的交流电压激励时，根据变压器原理，初、次级线圈中的电感波改变，使次级线圈的感应电压不相等，此差压正等于被测压力值。线圈绕制要求对称；线性取决于骨架细长,灵敏度取决于骨架的长短,第二阶段（五十年代起）采用力平衡原理工作,大量机构变送器（II型）就是这种原理的典型产品。,测量元件1把被测差压 pi转换成力Fa，这个力作用在主杠杆的A点上，使主杠杆以O1为支点逆时针方向偏转，主杠杆又通过传力簧片3使副杠杆4以O2为支点顺时针偏转，从而改变检测片5与平面线圈6之间的相对距离，检测片的位移，经位移检测放大器7转换成直流电流输出，该电路通过R2和反馈线圈8。由于反馈线圈是,固定于副杠杆上，并处于一个永久性磁钢9的磁场之中,因此在放大器输出电流作用下，反馈动圈就对副杠杆产生一个电磁反馈力Ff。当测量力Fd与反馈力Ff对杠杆系统所形成的力矩达到平衡时，杠杆系统就停止偏转而回到接通于原来的位置，这时通过位移检测放大器输出一个稳定的电流值，此电流值即可反映被测差压的大小。,当感压元件受压产生位移后，此位移转换成力F1作用于主杠杆下端，该力传递到主杠杆上端后，作用于矢量机构。矢量机构将F2分解成两个力F3，F5。F3通过副杠杆传递到反馈线圈，又形成作用力F4。该里F4与反馈线圈在磁场中受到的反馈力Ff相比较，其差值F使副杠杆绕支撑簧片偏转，使检测片与差动变压器之间的距离发生改变，因此使差动变压器的输出变化V，经放大处理转换成一个电流输出，该电流经置于永久性磁场内的反馈线圈产生反馈力,Fb，此反馈力与测量力相,平衡，当达到平衡后该电流与被测压力成正比。其结构复杂，机械部件动态性差。输出电流为0-10mA,第三阶段（七十年代起）采用微位移原理工作,微位移是指变送器的位移量一般在0.1mm以下，被称之为微位移原理变送器，典型产品有电容式，电感式，扩散硅式和振弦式等，如1151 电容式（US Rosemount）DST 扩散硅（US Honeywell)8600 电感式（US Beckman）823 振弦式（US Foxboro),第四阶段（八十年代）智能式变送器,智能变送器采用数字技术，具有遥控功能，有的还提高了性能水平。,优点：远程遥控。借助遥控器从控制室可对智能变送器调零调量程。,量程比宽：从30：1甚至达400：1,精度可达0.1级,自诊断功能,温度，静压补偿,如：1151 罗斯蒙特,3051 罗斯蒙特,ST-3000 霍立威尔,820 福克斯波罗,EJA 日本横河,四、变送器的选用,力平衡、电容式、扩散硅等变送器及智能变送器都有各自的优点。用户应根据实际情况来选用,参考原则：,1.评估变送器精度、温度性能，过载能力及负载能力，电源电压的影响。,2.可靠性。包括变送器的长期稳定性、抗振抗冲,能力,3.维修、校验是否方便，难易程度。,4.成本（购买成本，修理成本，修理成本含修理费、差旅费）,第三章 电容式压力变送器工作原理,一、电容器,两个任意形状的相互靠近的导体，在周围没有其他导体或带电体时，它们就组成了一个电容器。而每一个导体就是电容器的一个极板。,二、电容,在电容器的两个极板上，如果都带有等量的电荷q+和q-，它们相应的电势分别为UA和UB，两个极板间的电势差为：UAB=UA-UB （1）,而电容器任一极板上所带的电量q（绝对值）和两极板间的电势差UAB成正比，且这个比值有恒定的指，则这个电容器的电容为,（2）,电量单位库仑（C）电量差单位为伏特（V）电容单位为法拉（F）,三、平行板电容器及其他电容,两极大小相等，相互平行且靠得很近的金属板就组成平行板电容器。,设备块板的面积为S，距离为d，A板带正电，电势为UA，B板带负电，电势为UB，忽略边缘效应时q+=q,根据（2）式，两平行板电容器的电容为,（3）,介质介电常数,四、电容式压力变送器（如1151）,4.1 测压部件,它是由两个隔离膜片组件，两个金属杯件，两条灌充,管，两个瓷芯，测量膜片，玻璃及充油机构成。,金属杯件，瓷芯，灌充管和玻璃用绕接工艺固定在一起。烧结件经机械加工、研磨、镀膜后作为电容的固定极板。,隔离膜片组件、电容杯片、测量膜片用焊接连在一起，由灌充管灌入硅油封口做成敏感元件。敏感元件与测量膜片为中心线成轴对称。测量膜片与两侧的金属膜构成一对相等的平行电容。,4.2差压位移转换,当被测压力通过高压侧（A）隔离膜片，加到硅油上，经硅油传递，将压力加到测量膜片上，膜片受力后发生位移。测量膜面与两侧构成的电容值也随之变化，低压侧电容增加，高压侧电容减少。,高低压力差与电位移的关系为：,位移 d=K1 p （1）,K1是结构系数,其中,泊松系数；,R 膜片周边半径；,d膜片中心处位移；,t 膜片厚度,E膜片材料的杨氏弹性膜量；,S面积,当t，（1）式就是位移差压间的转换关系（d最大=0.1mm）,4.3 位移电容转换,在前面以讲，不计边缘效应，由于固定板极凹面直径很大，可视为平行板电容器，,则其电容：,其中,介电常数；,A,面积；,d,极板间距。,设初始间距为d0，pH高压室所受力；pL低压室受力；当,室两边受压力相等时,pH=pL,初始电容,当pL,pH时，测量膜片位移了,d,此时,令 ，有,（2）,又由（1）式，得,（3）,到此，压力就转换成电容器,式中的K1、K2为结构系数,而电容比转换成电流是通过解调器，振荡器，振荡控制放大器，电流检测，电流控制放大器来完成。,1.改变K，则改变量程，如膜片厚度,2.电容比变化与介电常数无关，消除了温度差,3.结构简单，设计对称，可动件少，稳定可靠。,被测压力 经管道 测量膜片位移 电容极板间距变化,电容变化 调解器 电流差变化 电流检测放大 420mDC,一、检定的目的,变送器一般安装在现场条件很差，经过一段时间运行后，由于测压转换部分性能发生改变，如膜片是,电子元件老化等，需要重新校准。使变送器输入压力与输出电流建立起符合精度要求的线性关系及满足其它使用指标。,二、检定,（一）检定设备的准备,压力变送器需安有标准压力源及用于测量电气性能的仪表。这两类仪表的准确度直接关系到被检仪表的最终性能的评判，根据JJG882-94规程的规定。使用中的正常检定应具备的检定设备有：,压力类：活塞压力计，数字压力计，精密压力表,电性能类：直流电流表，直流电压表，精密电阻箱,安全性：绝缘电阻表,电源：直流稳压电源,气源及定值器（气动变送器）,检定装置的测量的允许误差不大于被检变送器允许误差的1/4，根据规程附录1给出的方法，应先求出测量分量，然后用方和跟法求出装置允许误差,（1）,或 （2）,对气动变送器：,（3）,式中：检定装置总的允许误差（mA）；,输出电流测量的最大误差（mA）；,输出压力测量的最大误差（kPa）；,R 输出端电流测量用取样电阻（,）；,取样电阻两端的电压值（mV）；,取样电阻的最大误差；（,）；,的测量最大误差；（mV）,变送器输出量程（mA）；,变送器输入量程（kPa）；,输入压力的最大误差（kPa）。,例、设某变送器测量范围是（0-2.5）MPa，准确度等级为0.2级，输出电流为（4,20）mA，问选什么等级压力计、电压表和电阻箱才能满足检定要求？,1.被检变送器允差,2.计算,压力计,（0.16）MPa,电阻箱 250,250,上电压降为5000mV,电压表,在上述三中标准器中取最高准确度等级来计算：,满足条件,改变标准器准确度等级重新计算：,1.电压表降等，其余标准器为最高级别：,电压表为 0.03%不确定度为：0.007mA,电压表为0.05%不确定度为：0.0107mA,2.压力计降等，其余标准器为最高级别：,压力为0.05级 不确定度为0.0085mA,3.电阻降低等级，其余为最高级别,电阻箱 0.02级 不确定度为：0.0059mA,电阻箱 0.05级 不确定度为：0.0107mA,（二）被检表与检定装置的连接（连接图见规程）,负载电阻按厂家规定选取；,取样以便于读取方便；,负载电阻总值应包含取样电阻值；,负载电阻值可根据变送器的负载特性来选取，或根据变送器工作电压来选取：如西仪1151的负载电阻满足：,通常情况下：若采用24V供电，负载电阻（含取样电阻值）取250,500,为好,（三）、检定,1、输出电流理论值的计算（JJG882-94附录2）,计算出输出电流理论值便于检定时对照检查。,方法：求出单位压力值的电流变化率 ，然后用相应压力检定点的压力理论值 乘以电流变化率 ，再加上变送器输出初始值即可求出相应压力检定点的电流输出理论值。,如果用测电流的方式检定，理论值计算式为：,（1）,式中,相应的检定点压力理论值,变送器输出电流初始值,I量程变送器输出电流值满量程减输出电流初 始值。,P量程变送器测量的压力的上限值。,例：(0-60)kPa，输出为(420)mA的变送器，请计算理论值。,检定点（kPa,）,理论输出值（mA,0,4,10,6.667,20,9.333,30,12.000,40,14.668,50,17.334,60,20.000,如果用测电压的方式检定，理论值计算式为：,检定点（kPa）,输出理论值（V）,0,1.0000,10,1.6667,20,2.3334,30,3.0000,40,3.6667,50,4.3334,60,5.0000,2.检定：,检定项目：按（JJG882-2004）中的规定：,检外观、密封性、基本误差、回程误差、绝缘电阻,修理后：除上述外，还有检静电影响，输出开路影响、输出交流分量、绝缘程度。,（1）外观检查：凭肉眼观察。,（2）密封性：前15min不算，从15min开始，1520之间5min内的下降量。压力下降不超过测量上限的2%，应将压力下降值换算成电流值：,设(0-60)kPa，(420)mA变送器密封性校验,：,方法是：差压变送器高、低压力室连通后引入额定工作压力。,（3）基本误差检定：,位置：变送器的安放；用液体作工作介质时，防止液柱差。变压器油在20时,=860,/m3，g=9.80665m/s2,如果超过这个高度，将代来检定误差：,升降压应平稳，避免过冲现象,检定点不少于5点（含上、下限点）,（4）数据处理：以前面 60kPa，0.02级，(420)mA为例,允许误差：,而检定结果中：示值误差：,回程误差：,故 检定合格。,压力检定点（kPa）,理论输出值（mA/V),实际输出值（mA/V）,基本误差（mA/V）,回程差（mA/V,）,上,下,上,下,0,4.000,4.000,4.003,0.000,0.003,0.003,10,6.667,6.665,6.670,-0.002,0.003,0.005,20,9.333,9.330,9.335,-0.003,0.002,0.005,30,12.000,11.996,12.001,-0.004,0.001,0.005,40,14.668,14.664,14.669,-0.004,0.001,0.005,50,17.334,17.330,17.333,-0.004,-0.001,0.003,60,20.000,19.997,19.997,-0.003,-0.003,0.000,关于数据修约引起的误差应小于变送器允许误差的1/20问题，以上例为例：,0.032/20=0.00160.002mA,如果是检定三次循环，在计算回程误差时才能用上。,题目,1.写出变送器的基本误差表达式?,答：,式中:各检定点的基本误差(mA、V）；,各检定点上、下行程的实际,输出值(mA、V）；,各检定点的理论输出值(mA、V）。,2.怎样计算变送器各检定点的理论输出值？,答：当用测量电流的方式检定时，计算式为：,当用测量取样电阻上电压方式检定时，计算式为：,式中：,相应压力检定点的压力值；,变送器输出电流的初始值；,变送器输出电流的满量程值与初始值,之差；,变送器测量压力上限值与下限值之差,；,取样电阻值,。,3.使用中的变送器检定项目有几项？误差检定时应注意哪些问题？,答：使用中的变送器检定项目有5项，分别是：,外观；密封性；基本误差；回程误差；绝缘电阻。,检定中应注意的事项有：变送器取压口应与标准器的取压口的几何中心在同一水平面上。检定时输入电压应平稳，防止过冲现象。检定过程中不允许调零和调量程。,4.变送器密封性检查是怎样规定的？,答：变送器压力测量室的压力达到测量上限值（或当地大气压力90%的疏空度）后，切断压力源，密封15分钟，在最后5min内，其压力值下降（或上升）不超过测量上限值的2%。,5.变送器的检定周期是怎样规定的？,答：强检半年；一般检定1年。,6.根据下面检定记录中基本误差栏中的数据，计算出该台变送器的基本误差和回程误差，并判断是否合格？,解：,基本误差 回程误差,均小于允许基本误差,该台变送器检查后合格。,压力检定点,（MPa）,理论值,（MPa）,实际输出值,示值误差,回程误差,上行程,下行程,上行程,下行程,0,4.000,4.000,4.002,0.000,0.002,0.002,2,7.200,7.202,7.205,0.002,0.005,0.003,4,10.400,10.403,10.407,0.003,0.007,0.004,6,13.600,13.606,13.611,0.006,0.011,0.005,8,16.800,16.806,16.810,0.006,0.010,0.004,10,20.000,20.007,20.007,0.007,0.007,0.000,注：变送器准确度等级为0.2级，输出电流为（420）mA,