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1151电容式模拟压力变送器技术培训教材.pdf

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1151电容式模拟压力变送器技术培训教材.pdf

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1151电容式模拟压力变送器技术培训教材
:
仪表采用微位移电容传感器,被测压力作用丁膜头的隔离膜片,通过灌充硅油,传导到
电容室(a室)的中心感压膜片,使之产生微位移从而改变了电容室的差分电容,经过特殊
设计的电子电路,
变送器除中心感应膜片的微小位移外,(),,
稳定性好,抗静压和振动.
由丁上述特点,罗斯蒙特核级压力变送器1152,1153及1154的基本原理均采用电容式传
感器及配套的模拟电子电路.
1920
1,•员压惆隔离膜片&.
压蒯弧形电极匝沱路板正压侧郊形电檄11-■.焊接新封环15•正压侧引田口】
,敏感那件充体
电容式变送器测蚩部分结构图
1-1:核心部件的结构特点:
参考上图,1151核心部件/俗称:模头的主要分为5部分:
,既可使膜片的位移与输入差压成线性关系,乂可以大:.

(Alphaline?),可以有效地克服静压的影响及单向过压保护的问题.
,(正,负压侧弧型电极8,10差动电容的固定电极),正,负压侧
隔离膜片16,5,玻璃绝缘体1和敏感部件基座18构成&,(硅油
或***油),,变送器的工作温度压力点必需落在其灌
充液/油的汽化曲线的上方!(Y轴为绝压)
1151——充硅油时,MAX:104C!***@.
:TheVaporPressureCurve
中心感压膜片6与正,负压侧弧型电极8,10差动电容的固定电极构成两个差分电容,
C-1,C-2;当输入压力为零时,该电容约为150pf.
1-2:由上述特点得到的测量原理:
电容式压力传感器的理论分析证明其传输特性为:
^Cid/△Cis与被测差压成线性关系.
^Cid/△,传感器
的温度系数大为改观.*Cid=两电容之差;*Cis=两电容之和;:.

糖普控制
放大器
1-3:转换放大部分的电子电路
电路主要包括电容-,解调器,
振荡控制放大电路和线性调整电路4部分组成;后者由电流放大,量程调整,零点调整
迁移电路,.
注意,电路的关键功能是输出一个与模头电容成正比的信号电流给后面的放大电路.
-8—
/
电流放大
统性讽基
塾电路
1E
播电
转换放大部分原理框图
A:电容/电流转换及线性调整电路:
,两个电容的电容量变化导致振荡器的等
效谐振电容变化,从而影响振荡频率,经解调器相敏整流后,被转化为电流的变化,
它输出两组信号:如忽略分布电容的影响,其差模信号Id的大小与差动电容的变化
之差成正比;另一组为共模信号Ic它与两电容之和Cis成正比;:.
即:
Id=i2—i1=(Ci2—Ci1)Vpp*f
式中:峰值电压25-32V,频率:,共模与差模电流的平■均值不仅与差分
电容有关,
差分电容以外的影响,让输出电流的平■均值仅与电容的变化率成线性关系.
参照下图,并进行节点分析可得到上式
电谷>电流转换电路
电容>电流转电路的工作原理:
由电路图可知:
Id=i2-i1=(Ci2-Ci1)Vpp*f
Ic=i1i2=(Ci2Ci1)Vpp*f
式中Ic,Id分别为流过电容C1,C2的交流平均电流之和与之差,与传感器的模片电
:.
两式相除得:
...Ci2-Ci1
Id=IcCi2Ci1
该式表明,只要维持Ic的包定,即可使差动信号与差动电容的相对值成线性关系如何
实现这一目的呢?这就是控制振荡器的任务!
共模信号Ic作为振荡控制放大电路的输入,通过IC1的深度闭环负反馈作用来控制振
荡器的供电电压(25-30V/32KHZ),即IC1的输出,也即振荡器的振幅,反过来实现
.
Id与调零信号及反馈信号(量程信号)迭加后经电流放大电路放大成4-20mA的输出电
,Io号Id保持高度的线性.
线性补偿电路:
由丁传感器的a室的电容电极存在分布电容,该电容使得a室的总电容值(见下式分
母)随差压的增加而增大的非线性因素无法忽略,从而使传感器的差模信号Id与AP之
间不存在线性关系.
=Ic%也
I
Ci2Ci1
d
为克服分布点容所造成的非线性误差,
Ic随AP的增加而适当减少来补偿总电容值的变化,
+/-1%..
B:放大及输出限幅电路:
放大及输出限幅电路的作用是把电容电流转换成符合仪表控制要求的标准信号
如4-20MA.
如同振荡控制电路,输出放大同样采用深度负反馈,通过电位器调整反馈量从而改变
,该调整会影响零点!
零点是通过对IC3的偏置电压进行调整实现的,同时,对偏置电压分挡调节实现零点
,零点的变动会影响满度值(但不是跨度),因此上述调整要反复进行!
这与智能变送器不同!
为了限制输出电流的最大值,电路利用晶体管饱和结电压,
.
C:阻尼电路:
为使变送器具有抑制输入差压瞬间变动对输出电流的干扰,电路中设有阻容式时
间常数电路,用来调整阻尼系数(-):.
D:零点及量程的温度补偿
根据变送器模头的正,负温度系数,电子电路内设置了负温度系数的热敏电阻来补

确选定,以保证补偿的最佳结果.
<1151电容式压力变送器电原理图>
E:仪表的输入电路:
D14的作用是为保证指示表头未接入时的输出电流通路,D13除起稳压作用外,还起
电源反向保护作用.
由丁变送器电子电路内部为电容藕合接地,因此,如使用兆欧表检查对地绝缘电阻时
其输出电压不宜超过100V!:.
:
2-1:1151的工作类型及相应量程:
1151变送器按用途不同分为差压,表压,,共有8种量程可选.
,绝压范围从37Kpa
.
2-2:静压的限制:
静压范围对电力应用十分重要,因此有必要关注.
例如:DP型变送器量程4,5,零点误差为2000Psi下+/-%URL!
量程误差可修正至:+/-%输入读数./1000Psi.
对于1151DP系列产品,任意一侧压力加至0-,不会引起损坏!同样,在
上述静压范围内所有性能指标保持不变.
对于1151HP系歹0产品,任意一侧压力加至0psia-4500psig(0-31Mpa)时,不会

起损坏!同样,在上述静压范围内所有性能指标保持不变
对于1151AP系列产品,.
对于1151GP系列产品,其安全使用范围示量程的不同而不同,范围应在
-.
2-3:量程可调范围:
当使用差压变送器测量流量时,量程可调范围变得十分重要.
量程可调范围的定义是:URV/MINIMUNSPAN!
例如:1151S:50:1;1152D/A6:1
2-4:安装不当对仪表的最终性能影响很大.
常见的安装问题大致有:


.(压头误差)
,引压管温度不等引起密度变化(压头误差)
,液体,:.
2-5:仪表的投运
,排液工作.
,蒸气时应先行充液.
,:开平衡阀>高压侧>低压侧>关平
衡阀
.
.
.
FIGURE2^^.

SIJ
LU1LU1




使用手操器可以大大方便用户对智能仪表的现场组态,
讯协议的仪表,其最小负载电阻为250欧姆!
.
通过操作培训,:
(基本设置)在此菜单下,你可以完成:
;
;
;
.
(诊断及服务)在此菜单下,你可以完成:
;
,主要为传感器活零;(ZEROTRIM)
(过程变量):.
在此菜单下,你可以观察:
压力变量;4-20MA输出等主要参数.
275型手操器的外形与键盘分布
functionKeys
■ActionKeys
AJpl^numeiicKeys
ShiftKeys
:.
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DEVICEs
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HART
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<37曲操器的键盘>
BASICFEATURESANDFUNCTIONS
trDAintprtacE
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***@v®
FunckKinkey(for
TabKey
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fu^ctjonality)
Twin*2-2375FieldCwnmunicatordiagram
Mult-rfunetianLED
HARTandfieldbus
communndb^n
.Status
:(back)
Touchsc
r«ndsplav4Ext»an&Spoet
智能式压力变送器因采用高性能的微处理器,因此,其线性化和各种补偿均自动进行
但是,通常的模拟输出仪表(大多数核级变送器届丁此类)的补偿只能通过分立电子电路
经人工完成.
1151变送器的现场调校包括:Enterk#y
*安装零点的调整.
*阻尼的调整.(-)
AlphariLtm?rekeypad
*
_Pow»rwupdF低iwrqmr
*线性度矫正.
,connection(sidej
*静压的补偿调校OnroFfk«»cK晌m
ad]u±tnk€nt
hfi/
*此5项功能1152与其一样!:.
3-
FIGURE3-
Adjuslm&nlScrews.
<
5
.
,释放或平衡仪表压力,并送电.
.
,使用改锥调正零点螺母,使仪表输出4MA.
,可以用此法消
除.
3-:
:指零点的位置与仪表的当前量程跨度的白分比%.
:迁移后的零点及量程不应超过仪表的最大允许量程
.(请参考跳线图)
,再进行迁移.
%,正迁移为500%,:.
FIGURE3-
/(rrAI20/
600*%ZeroElevallan
(InHaO)
1niIIiII
-150TW5-100-75-50-25025
600吼ZeroElevation*
Output
500%ZeroSuppires-slon1

"Grapihs-bwiMionarage4(0-25lnHOtoCM501Q)1151witha
2
calibrBle<ispanof25inHjO.
正负迁移图>
ZEROELEVATION:负迁移.
ZEROSUPPRESSION::.
FIGURE3-3Ele/aiorand
SuppressionJumper
Setir^s.
WLWLL
迁移跳线>:.
3-.
.
,则:
%量程压力,
.(mA)
.
,则将其加在20mA上,反之减去.
(即加满量程输入压力时调整阻尼电位器).
下图为线性及阻尼调整电位器.
3-.
,:.
3-:
Damping
Adjustment
Screw
Linearity
Adjustment
Screw
AccesstoIknsarKyanddampingadjustmentsIsgainedbyiamoving
cov&roncircuitbeard^iclo.
Locationoflinearityadjnstnientscrewsmayvaryslightlybetw#^n
outputcodas.
:
送器有意义!
:
,调校20MA.
例如:RANGE-4,0-150H2O,静压1500PSI,查表得知补偿系数为:
-,则有150+[(-)*1500/1000]=;
施加上述压力作为量程值重新校准20MA.
,找到给定压力下的输出值,加常压下的输入压力,调整量程
电位器,校到此值.
-:
RANGE-,则,*1500Psi/1000Psi=.
=20MA+=.
将仪表输出标定到此值即可!
<模头电路板>:.
FlGlJlRE5-.
fGOMroiMENTSIDEUP)
4:故障的判断及排除:
4-,应首先排除外部电路及应用安装方面的因素
4-,:.
4-,则进行模头电容的接地和绝缘测试4-
头电路板图3-,使用:100V以下的兆欧表测试接插件1-4脚对
模头外壳的电阻,应大丁10兆欧.
4-,应为0欧姆.
4-,仍无法确定故障,应进行电子板更换测试,必要时,更换模
头组件.
FIGURE6-(DP)
TransmitterExplodedView.
占<
sgLmsLL
<1151变送器分解图>