HR差压压力变送器概述.docx

HR-1151、3051差压/压力变送器概述

用途

    HR-1151、3051系列电容式变送器可应用于石化、冶金、电力、食品、医药、造纸和纺织等工业部门，用来检测流体的差压、压力、液位、界面和密度等参数，与节流孔板配用，还可用于测量流量。它将被测信号转换成4～20mA.DC，传送给显示、计算、调节或控制等仪表，可组成各种自控系统。
开发背景

    虹润精密仪器有限公司借鉴国外先进技术，组织了国内变送器设计和制造的专业技术人员，经过多年的不懈努力，研制和开发成功了这一系列精度高、性能稳定与可靠性好的电容式变送器。
    公司的开发思路：在保持和发扬国外同类产品优良性能的基础上，根据用户多年来的反映要求，不断完善产品结构、工艺和性能检测技术，以确保变送器在线运行中，具备满意的综合精度和可靠性。”公司还根据不同的用户需要，开发不同技术层面的产品，如采用模拟放大器的普通型产品；采用按键调整和微处理器的数字型产品；以及采用HART协议通讯的智能型产品。
    我公司生产的电容式变送器自96年投放市场以来，出厂产品的开箱和一次投运合格率均达100％，产品的高性价比和良好的售后服务，已被国内的众多大中企业所认可。
产品特点

  ●精度高，性能稳定
  ●二线制，4～20mA输出。
  ●采用固体δ室元件，接插式印刷电路板，抗振性强。
  ●量程、零点大范围连续可调。
  ●单向过载保护性能好。
  ●零部件互换性、通用性好，经久耐用。
  ●品种规格齐全。
  ●安装方便，使用场合广泛，户外、防爆、高温和强腐蚀环境均可。
    针对HR-3051型智能压力/差压变送器还具备以下特点：
  ●微处理器的使用智能变送器的灵活性增大、功能增强。
  ●智能电子部件仅由一块线路板组成，优越性更强，可靠性更高。
  ●量程比为10：1或15：1。
  ●量程范围宽：0-25Pa～42Pa。
  ●就地按键调整零点和量程。
  ●可更新现成的各种3051模拟式变送器为智能变送器。
  ●符合HART协议，可用HART通讯器与本智能表进行双向通讯而不中断输出信号。
  ●具有自诊断和远程诊断功能。
  ●带有EEPROM，断电后不丢失数据。
鉴于本系列产品设计和工艺的独到之处，还有以下特点：
  ●按可靠性设计方法，进行元器件和材料选择；成品逐台经过严格的稳定化和补偿处理，保证每台出厂的产品都优于技术标准，开箱和投运合格率均为100％。
  ●制订了高于国内同类产品的技术标准，增设专有项目，按照内控质量指标进行考核和检验，以确使出厂产品的实际综合精度和稳定性位居国内产品的前列。
  ●采用新颖结构和特殊工艺及设备，克服了用户反映强烈的远传变送器漏油问题。
  ●采用动态型面保护设计法，极大地提高了远传装置的过载能力，并改善了温度特性和精度。
  ●可根据用户使用工艺参数进行耐温设计，保证变送器在额定的高温条件下，稳定可靠地工作。
  ●应用户的要求，可进行抗真空设计，保证变送器在选定的真空下正常工作。
结构和工作原理

    电容式压力、差压变送器主要由实现压力/电容转换的δ室敏感部件和将电容转换成二线制4～20mA.DC的电子线路板组成（见下图）。

    当过程压力从测量容室的两侧（或一侧）施加到隔离膜片后，经硅油灌充液传至δ室的中心膜片上，中心膜片是一个边缘张紧的平膜片，在压力的作用下，产生相应的位移（最大约0.1mm），该位移即形成差动电容变化，并经电子线路板的解调、振荡和放大，转换成二线制的4～20mA.DC输出信号，输出电流与过程压力的大小成正比。
  ●HR-3051系列智能型变送器工作原理

    上图中敏感元件测得的压力信号，通过振荡和解调环节转换成与压力成正比的直流信号，A/D转换器将此电流转换成数字信号，其值被微处理器用来判定输入压力值。微处理器控制变送器的工作。另外，它还进行传感线性化、重置测量范围、工作单位换算、阻尼、开方、传感器微调等运算，以及诊断和数字通讯。
    D/A转换器把微处理器来的并经校正过的数字信号转换为4～20mA模拟信号并送到输出回路。
    EEPROM 保存所有组态、特性化和数字微调数据，这些数据可用变送器软件修改。数据存贮在EEPROM 内即使断电也保存完整。
    数字通信线路为变送器提供一个与外部设备（采用HART协议的控制系统）的连接接口。此线路检测叠加在4～20mA信号上的数字信号，并通过回路传送所需信息。

电容式变送器型谱系列（请看图）

技术性能与指标（请点击此处）

通用技术性能和参数

  ●输出信号：4～20MA.DC二线制（适用于1151系列）
              二线制4～20mA直流信号上叠加数字信号，由用户选择线性或开方输出。（适用于3051系列）
  ●供电电源：12～45V.DC(详见负载特性图)
  ●负载特性：

最大负载=50X(电源电压-12)
适用于1151系列
电源——负载特性
适用于3051系列

  ●电源影响：<0.005%/V
  ●负载影响：电源稳定时，无负载影响。
  ●迁移特性：最大正迁移量500%
               最大负迁移量600%
注：①负迁移量的绝对值，不大于一个工程大气压。
    ②迁移后的上限或下限绝对值，均不应超过最大测量范围的上限值。
    ③差压流量变送器迁移会破坏开方特性，故不能进行迁移。
    ④绝对压力变送器不能进行负迁移。 

  ●阻尼：通常可在0.2～1.67秒之间可调，当灌充惰性液或带远传装置时，时间常数会增大。
  ●启动时间：<2秒，不需预热
  ●工作环境：环境温度见第45页的表1
              环境湿度 0～100%
  ●防护特性：防护能力 IPS-65
  ●防爆类型：隔爆型 Exd II BT4-6
              本安型 Exia II CT5
  ●静压影响：DP类零位误差：对于14MPa，±0.1%最大量程限值或±0.25%最大量程限值
              (量程代号为3)，在管道压力下通过调零给予校正。
              HP类零位误差：±0.5%最大量程限值，对于32MPa在管道压力下通过调零给予校正。
  ●电磁辐射影响：0.05%最大量程值，接受辐射频率27～500MHz，试验场强3V/m。
  ●指示表(%)：电流表    标尺长44.5mm     精度±2%
               液晶数显    精度±0.2%
  ●振动影响：任何方向200Hz振动时，±0.05%/g。
  ●安装位置：膜片未垂直安装，可能产生小于0.24KPa的零点误差，但可通过调零来消除。
  ●重量：5.4Kg(不包括附件)
          1151系列重量为5.4Kg（不包括附件）
          3051系列重量为3.9Kg（不包括附件）
3051系列智能电子部件

    采用先进的集成电路及表面贴装（SMT）技术，变送器的电子部件由一块电路板组成。
    变送器的微处理器控制A/D和D/A转换的工作也能完成自诊断及实现数字通讯。
    工作时，一个数字压力值被微处理器，并作为数字储存，以确保精密的修正和工程单位的转换。此外，微处理器也能完成传感器的线性化、量程比、阻尼时间以及其它功能，EEPEOM存储所有的组态、特性化及数字微调的参数，存储器为非易失性的，因此，即使断电，所有存储的数据仍能完好保持，以随时实现智能的通讯。
    软件：通过一台HART通讯器对3051智能变送器进行测试和组态。或者通过任意的支持HART通讯协议的上位系统完成通讯。
    HART协议使用工业标准的BBLL202移频键控（FSK）技术，以1200Hz或2200Hz的数字信号叠加在4～20mA的信号上实现通讯。
    通讯时频率信号对4～20mA的过程信号不产生任何干扰。
    自诊断：3051智能变送器可完成连续地自诊断。如果变送器被检测出故障，则变送器的输出由用户可选择大于22mA或小于3.8mA其中一个值，并且任何的HART上位机设备均能显示该变送器自诊断的特殊信息代码。
    格式化：格式化功能是在变送器进行初始化设定和对数字电子部件进行维护时使用的，标准的格式化菜单提供了两个功能：特性化和数字微调。
    ●特性化：尽管3051智能变送器在出厂时就已被特性化处理好，但用户仍可以使用这一功能将现有的3051模拟变送器作一些简单的更新，使它转换为智能型。特性化功能：调节3051智能电容式变送器的电子部件，让它正确地反映传感器的输出。
    ●本功能允许对变送器的特性进行数字标定，以达到制造厂标定的压力标准值。数字微调包括两种独立的操作：
      ①传感器微调：可以调节数字过程变量的读数，使之精确反映压力输入；
      ②模拟输出调整：使仪表的数字电流与仪表的4～20mA模拟输出电流一致。
    组态：●标准组态：除非特别指定，否则将按下列组态供货；
            工程单位：KPa；4mA-0KPa；20mA—量程上限值；输出—线性。
          ●软件标签：空白[；软件标签（8个字符），除非指明，否则是空白]。
          ●除标准组态参数外，用户还可以指定下表附加的数据。
描述符
16字符
隔离膜片材料
类型码信息
信息
32字符
传感器充液
类型码信息
日期
日月年
排液/排气
类型码信息
阻尼
秒
一体化表头
已安装或没有
远传膜盒
特定的信息

法兰材质
类型码信息
故障报警模式
高或低
O型圈材料
类型码信息
参数写保护
关或开

HR-1151、3051差压/压力变送器概述

典型产品装配分解图

    适用于DP、HP、DP和DR型变送器。

典型产品外形尺寸

    适用于DP、HP、DP和DR型变送器。

1151系列

3051系列
表二
量程代号
引压螺孔中心距（A）
附注
压力容室间
椭圆接头间
2、3、4、5
8 1/8" (54mm)

1.由于椭圆接头存在偏心，当其翻转180℃ 时，
椭圆接头间中心距变化±1/8"以方便与引压管的
联接。
2.安装于压力容室上的三阀组市售仅54mm一种，
本公司所配套的专利产品CHF平衡阀具有表内所列
的三种规格。
6、7
2 3/16" (55.6mm)

8
2 1/4" (57.2mm)

结构和材料特性

表三
●引压联接方式

引压形式
压力容室螺孔引入
椭圆接头螺孔引入
一体化安装平衡阀引入
特征
引压管直接与压力容室
的螺孔NPT 1/4 联接
引压管通过椭圆接头上的螺
孔NPT 1/2 与压力容室联接
引压管通过与其焊接的球形接
头，与平衡阀及压力容室联接
图例

适用范围
压力变送器
压力变送器或差压变送器
差压变送器
附注
1、在进行压力测量时，从取压点引出的压力信号，经截止阀和螺纹接头后，就可与变送器连接。
2、在进行差压测量时，需先将差压信号通过平衡阀(一般为三阀组)，才能与变送器连接。接入平
衡阀的目的是为了在变送器的投运过程中，既不产生单向过载压力(即获得平稳的差压信号)，又
可在检修时，切断差压信号，方便地拆下变送器。

电气连接

    电子壳体的两侧有两个NPT1/2内螺纹孔，选择一侧作为电缆的引入口，另一侧用螺塞密封，以防止尘埃和水气的侵入。对于防爆型产品应严格按产品说明书的要求，处理电缆引入口。
  ●材料
表四 结构材料
种类
材料
附注
接液膜片
隔离膜片
316L、哈氏合金C、蒙耐尔合金、钽
1、根据接触介质的种类和腐蚀性强弱来选取不同的材料。
2、选用接液膜片材料，其耐腐性尽可能高于其它部位。
远传膜片
316L、哈氏合金C、蒙耐尔合金、钽、镍200、钛
排气/排液阀
316、316L、哈氏合金C、蒙耐尔合金
容室和椭圆接头
碳钢镀铬、316、哈氏合金C、蒙耐尔合金
接液“O形环”
氟橡胶
特点：具有优异的耐高温和耐化学介质性能
适用介质：石油基油类、双酯基油、硅酯基油、硅油、卤化烃类、精制磷酸酯、强酸（浓磷酸或硝酸）等
工作温度：－29～＋260℃
不宜用于氨类介质
丁腈橡胶
特点：具有良好的耐油性，耐磨损，抗撕裂及较小的永久变形
适用介质：石油基油、硅油、润滑油、水和乙二醇等
工作温度：－54～＋150℃

乙丙橡胶
特点：耐热、耐臭氧、耐自然老化、耐各类极性溶剂及水蒸汽
适用介质：水、水蒸汽、磷酸酯类液压油、中强酸、碱、酒精、极性化学介质及六氟化硫等
工作温度：－54～+180℃(水蒸汽中204℃）

氯丁橡胶
特点：具有优良的抗臭氧、耐天候性、耐油性和电性能
适用介质：石油基油、氟里昂、中强酸、氨和硅酯类润滑油
工作温度：－54～+150℃
适用于全成氨系统
电子壳体
低铜铝合金，经喷塑涂复

表盖上“O形环”
丁腈橡胶
安装支架及紧固件
碳钢镀锌、302不锈钢
用于湿热和腐蚀环境时，应选用不锈钢。
压力容室联接螺栓

安装形式

    变送器的安装方式有三类：一是借助于多种结构的安装支架（图A～C ），独立安装于测量对象之外，适用于DP、HP、DR、DP、GP和AP型；二是远传装置固定在测量对象上，而变送器主体借助于安装支架进行独立安装（图D），适用于DP型远传差压变送器和GP型远传压力变送器；三是无安装支架，变送器与测量对象联体安装（图E），适用于LT和ST型液位变送器。

D.管装平支架(B3)，用于远传变送器安装
E.无安装支架，用于液位变送器联体安装

安装形式图
电路接线

变送器接线图（1151系列）

3051系列智能变送器现场接线图
    变送器输出为二线4～20mA.DC信号。
    在输出回路可接采样电阻250Ω±0.1%，形成1～5V.DC电压联络信号，在采样电阻上可并接显示，计算和调节等仪表（并联仪表的输入阻抗应大于1MΩ）；也可将电流直接送至DCS控制系统的I/O插卡。
    在24V.DC供电时，回路的外接总电阻不得大于600Ω；如远距离传送信号，对非本安防爆场合，可以将供电电压提升至45V.DC，此时的回路总电阻允许1650Ω。
订货注意事项

    订货时必须按各类产品的型号规格表全面填写，请勿缺项。如另有要求，可按“附录1”填写补充选项内容。
    选型时应注明具体的测量范围，包括测量下限（可反映出迁移量大小）和测量上限。给出具体的测量范围，一是便于制造厂按使用的范围确保各项性能指标；二是减少投运前仪表重新调整的工作量，特别是采用模拟放大器的变送器，量程变更过大会使零点和输出线性发生较大变化，需要经过多次反复调整，十分繁琐。
    如果用户无法给出具体的测量范围，那么制造厂将按所订该规格最大量程供货。
    当实际使用的测量范围有两种量程代号可选择时（如0～32KPa可选用量程代号4或5），一般情况下选用测量上限小的量程代号（代号4），因为此时具有较大的量程系数A，各项附加误差较小（A的定义参阅第86页“主要技术性能一览表”附注[3])；但对于远传变送器，当毛细管长度大于3米时，宜选用测量上限高的量程代号(代号5）以取得较小的响应时间（原因参阅第138页附录2“响应时间”一节）。
    订购液位或远传差压、压力变送器时，为了使制造厂能参照使用的工艺参数进行技术设计，以期获得满意的测量效果，烦请提供以下内容的信息。