第1节 1151变送器概要课件.ppt

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1、2022/12/18,1,各位同事：晚上好！,2022/12/18,2,主讲人：刘兴旺,2022/12/18,3,1151智能压力变送器,工作原理仪表接线图日常使用和维护常见故障分析和处理变送器检修规程检修作业标准仪表故障实例,主要内容,2022/12/18,4,压力的基本概念,垂直而均匀地作用在单位面积上的力称为压力,式中压力（Pa） 均匀垂直作用力（N） 受力面积（m2）,1Pa = 10-3KPa = 10-6MPa,单位: 牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“Pa”,2022/12/18,5,压力的几种表示形式,被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度）,2022/1

2、2/18,6,非法定压力单位与法定压力单位之间的换算关系：,1毫米水柱（mmH2O）9.80665Pa9.81Pa1毫米汞柱（mmHg）133.322Pa1.333102Pa1工程大气压（Kgf/cm2）9.80665104Pa9.81104Pa1物理大气压（atm）101325Pa1.0133105Pa1巴（bar）1000mbar105Pa,2022/12/18,7,非法定压力单位之间的换算关系：,1巴（bar）1.02 Kgf/cm21 Kgf/cm2 10000 mmH2O735.56 mmHg1 Kgf/cm214.22Psi1atm760 mmHg,2022/12/18,8,115

3、1智能压力变送器,一、1151智能压力变送器（一）、工作原理 1151系列智能电容式变送器(以下简称智能变送器)是以微处理器为核心的压力仪表，它在传统的1151电容式变送器的结构上增加了通讯和其它功能。用275、375HART通讯器可在控制室、现场或在同一控制回路的任何地方同该智能变送器进行双向通讯(读、写数据和诊断)。,2022/12/18,9,（1）主要特点 1151系列智能电容式变送器除了具有一般电容式变送器的固有特点外，还具有如下特点： (1) 智能电子部件仅由一块组成 (2) 量程比：15：1或10：1 (3) 量程：0-0.60-42000KPa (4) 就地按鍵调整量程和零点 (

4、5) 可更新现有的TY-1151(包括1151)各种模拟式变送 器为智能仪表 (6) 符合HART协议，可用HART通讯器275、375或更高 版本与本智能表进行双向通讯而不中断输出信号。 (7) 在采用HART协议的分散控制系统中同主机进行双 向通讯 (8) 具有自诊断和远传诊断功能 (9) 带有EEPROM，不怕断电丢失数据,2022/12/18,10,（2） 工作原理 被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在元件(即敏感元件)的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。,图1.1 1151变送器工作原理图,2022/1

5、2/18,11,如上图所示：当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。压力变送器和绝对压力变送器的工作原理和差压变送器相同，所不同的是低压室压力是大气压或真空。 A/D转换器的作用是将解调器的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，它进行传感器线性化、重置测量范围、工程单位换算、阻尼、开方，传感器微调等运算，以及诊断和数字通信。,2022/12/18,12,微处理器中有16字节程序的RAM，并有三个16位计数器，其中之一执行A /D转换。 D/A转换器把微处理

6、器来的并经校正过的数字信号微调数据，这些数据可用变送器软件修改。数据贮存在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(如275型智能通信器或采用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。通信的类型为移频鍵控FSK技术【FSK是一种经过国际电联标准化并广泛应用于各个通信领域的信号调制技术】。,2022/12/18,13,将数字信号调制为模拟信号的基本方式有三种： 移幅键控【ASK】； 移频键控【FSK】； 移相键控【PSK】，在移频 键控FSK方式中，用载波频率 附近的两个不同频率表示两个 二进制值

7、1、0，并依据Bell 202标准（调制解调器的标准 速率单位：1200位/秒）。,2022/12/18,14,1151压力变送器电气原理图,2022/12/18,15,（3） 功能规范使用对象：液体、气体和蒸汽输出信号：二线制4-20mA直流信号上叠加数字信号，有 开方或线性输出两种供电电源：供电电源12-45VDC，带LCD数字显示器 ，一 般工作电源为24VDC负载特性：电路板的最大负载电阻RL为： RL=VS12V0.023A 式中：RL 为最大负载电阻 VS 为24VDC供电电压指示器： 现场输出指示有电流表线性指示：0-100，3-1/2位LCD，字高13mm, 输出按百分数显示量

8、程和零位：就地按钮调整或通过采用HART通讯器进行 调整。,2022/12/18,16,正负迁移：压力变送器的最大正迁移值为URL与测量量程 之差；最大负迁移量不大于大气压。绝对压力 变送器的最大正迁移值为URL与测量量程之差。 无负迁移。故障报警：自诊断程序检测出故障，模拟输出高于22mA， 或低于3.8 mA报警，报警高低可通过电子部件 上开关进行选择。变送器使用温度：-4085，传感元件使用温度：充硅油：-40+104； 充隋性油：-18+71储藏温度：-10+55阻尼：电气阻尼为0-16S，可按0.1S间隔调整，敏感元件 (充硅油)固有时间0.2S。,2022/12/18,17,（4）

9、 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 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处理，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特征化、量程、阻尼时间以及其它功能，EEPROM存储所有的组态、特征化及数字微调的参数，存储器为非易失性的，因此即使断电，所存储的数据仍能完好保持，以随时实现智能的通讯。,2022/12/18,18,自诊断：1151系列智能电容式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22

10、mA或3.8mA中一值，并且任何HART上位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的初始化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：特征化和数字微调。 特征化：尽管1151系列智能电容式变送器在出厂时就已被特征化处理好，但用户仍可以使用这一功能将现有的1151模拟变送器作一些简单的更新，使它转换成智能型。调节1151系列智能电容式变送器的电子部件，让它正确地反映传感器组件的输出。,2022/12/18,19,（二）、压力变送器仪表接线图,图 1.2 1151压力变送器接线图,2022/12/18,20,图 1.3 变送器和HART手操器

11、连接图,2022/12/18,21,2022/12/18,22,（三）、1151智能变送器在日常使用中的注意事项 1151智能压力变送器用于工业过程全系列压力、差压、绝压的测量，具有模拟或数字量输出信号，广泛应用于聚酯、化工、石油等行业。1151智能变送器使用注意事项： 1、切勿用高于36V电压加到变送器上，导致变送器损 坏； 2、切勿用硬物碰触膜片，导致隔离膜片损坏； 3、被测介质不允许结冰，否则将损伤传感器元件隔离 膜片，导致变送器损坏，必要时需对变送器进行温 度保护，以防结冰；,2022/12/18,23,4、在测量蒸汽或其他高温介质时，其温度 不应超过变送器使用时的极限温度，若高 于变

12、送器使用的极限温度必须使用散热装 置； 5、测量蒸汽或其他高温介质时，应使用散 热管，使变送器和管道连在一起，并使用 管道上的压力传至变压器。当被测介质为 水蒸气时，散热管中要注入适量的水，以 防过热蒸汽直接与变送器接触，损坏传感 器；,2022/12/18,24,在压力传输过程中，应注意以下几点： 1、变送器与导压管连接处，切勿漏气； 2、开始使用前，如果阀门是关闭的，则使用时，应该非常小心、缓慢地打开阀门，以免被测介质直接冲击传感器膜片，从而损坏传感器膜片； 3、管路中必须保持畅通，以防管道中的沉积物弹出，并损坏传感器膜片；,2022/12/18,25,1151变送器典型安装,变送器可以直

13、接安装在测量点处，可以安装在墙上，或者使用安装板(变送器附件)夹拼在2(约50mm)的管道上。 变送器压力容室上的导压连接孔为1/4-18NPT（圆锥管螺纹）螺纹孔，接头上的导压接孔为1/2-14NPT内锥管螺纹(或M20Xl.5-18外螺纹)，根据需要可选择与引压接头1/2-14NPT锥管螺纹的过渡接头。变送器可以轻而易举地从过程工艺管道上拆下，方法是拧下紧固接头的两个螺栓，转动接头，可以改变其接孔的中心距离为51mm、54mm、57mm三种尺寸。,2022/12/18,26,为了确保接头密封，在固紧时应按下面步骤操作: 两只紧固螺栓应交替用板手均匀拧紧，其最后拧紧力距大约为40N.m(29

14、fs-bs)，切勿一次拧紧某一只螺栓。有时为了安装上的方便，变送器本体上的压力容室可转动。只要压力容室处于垂直面，则变送器木体的转动不会产生零位的变化。如果压力容室水平安装时(例如在垂直管道上测量流量时)，则必须消除由于导压管高度不同而引起的液柱压力的影响。即重新调零位。,2022/12/18,27,压力变送器安装示意图,2022/12/18,28,测管道差压变送器安装示意图,2022/12/18,29,测闪蒸罐差压变送器安装示意图,2022/12/18,30,假如三阀组安装图如下，请分析产生的后果,答：三阀组安装反向则三阀组起不到平衡作用，且平衡阀打开时，会造成隔离液流失，被测介质进入导压管

15、。,2022/12/18,31,压力和差压变送器安装说明：取压点处应保证有直管段，两边各大于5D(管道 通经)；在蒸汽管道上取压时，应在管道的侧面安装引 压管；平衡罐应安装在引压管的最高点处；排污管应在靠近变送器引压管连接处安装；取压点与变送器的距离应大于1米；变送器的安装位置应低于取压点的位置。,2022/12/18,32,（四）、压力变送器常见故障分析与处理方法1、变送器测量部分的检查变送器测量部分产生的故障，都会引起变送器无输出或输出不正常，因此应首先检查变送器的测量敏感部件。（1）拆下法兰，检查敏感部件隔离膜片有无变形、破 损和漏油现象发生。 （2）拆下补偿板，不取出敏感部件，检查插针

16、对壳体 的绝缘电阻，在电压不超过100V的情况下，绝缘 电阻不应小于100M。（3）接通电路和气路，当压力信号为量程上限值时， 关闭气源，输出电压和读数值应稳定不动。如果 输出电压下降，则说明变送器有泄漏，可用肥皂 水检查出泄漏部位。,2022/12/18,33,1151变送器膜片图片,2022/12/18,34,2、变送器电路部分的检查（1）接通电源，在给定输入压力信号后，检查变送器输出端电压信号的状态。若无输出电压，应首先检查电源电压是否正常；是否符合供电要求；电源与变送器及负载设备之间有无接线错误。如果变送器接线端子上无电压或极性接反均可造成变送器无电压信号输出。,2022/12/18,

17、35,排除上述原因，则应进一步检查放大器板线路中元件有无损坏问题；线路板接插件有无接触不良现象，可采取对照正常仪表的测量电压与故障仪表对应的测量电压相比较的方法，确定故障点，必要的情况下可更换有故障的放大器板。在对流量型变送器检查时，对J型放大器板应特别要注意采取防静电措施。,2022/12/18,36,（2）接通电源，在给定输入压力信号后，若变送器输出过高(大于20mADC)，或输出过低(小于4mADC)，且改变输入压力信号和调整零点、量程螺钉时输出均无反应。对于这类故障，除检查变送器测量部分敏感部件有无异常外，应检查变送器放大器板上“振荡控制电路部分”工作正常与否。高频变压器T1-T2之间

18、正常峰值电压应为2535VP-P；频率约为32kHz。其次检查放大器板上各运算放大器的工作状况，各部分的元器件有无损坏问题等。此类故障需要更换放大器板。,2022/12/18,37,(3) 变送器在线路设计和工艺装配质量上要求都十分严格，在实际使用中对出现的线路故障，经检查确认后最好与生产厂家联系更换其故障线路板，以确保仪表长期工作的稳定性和可靠性。3、变送器现场故障检查施工现场出现的故障，绝大多数是由于使用和安装方法不当引起的，归纳起来有几个方面。(1) 一次元件(孔板、远传测量接头等)堵塞或安装形式不对，取压点不合理。,2022/12/18,38,(2) 引压管泄漏或堵塞，充液管里有残存气

19、体或 充气管里有残存液体，变送器过程法兰中存 有沉积物，形成测量死区。(3) 变送器接线不正确，电源电压过高或过低， 指示表头与仪表接线端子连接处接触不良。(4) 没有严格按照技术要求安装， 安装方式和现场环境不符合 技术要求。,2022/12/18,39,1、变送器电流指示值为零（1）检查信号端子是否接通电源；（2）检查电源线的极性是否接反；（3）检验端子电压是否处于 10.5 至 42.4 V DC之间；（4）检查开放式二极管是否 与测试端子交叉。,（五）变送器故障处理方法,2022/12/18,40,2、变送器不能用 HART 通讯装置通讯（1）检查输出是否在4 20 mA 之间或 是否

20、为饱和电平；（2）检验变送器的 DC 电源是否清洁（峰 值与峰值之间最大 AC 噪音为 0.2 伏）；（3）检查回路电阻，最小为 250 欧姆 （电源电压 变送器电压/回路电流)；（4）检查单元地址是否正确.,2022/12/18,41,2022/12/18,42,4、变送器对所施加的压力变化没有响应（1）检查测试设备；（2）检查引压管线或阀组是否阻塞；（3）检验所施加的压力是否在 4 和 20 mA 设置点之间；（4）检验输出是否在报警状态；（5）检验变送器是否在回路测试模式。,2022/12/18,43,5、数字压力变量读数低或高（1）检查测试设备；（2）检查引压管线是否阻塞；（3）检验变

21、送器是否正确标定；（4）检验测量压力计算值是否相符。6、数字压力变量读数不稳定（1）检查测量系统，确定压力线路是否有故障设备；（2）检验变送器对设备的开/关能否直接做出反应；（3）检验测量阻尼是否正确设置。,2022/12/18,44,7、毫安读数不稳定（1）检验变送器的电源是否有足够的电压 和电流；（2）检查是否有外部电气干扰；（3）检验变送器是否正确接地；（4）检验双绞线的屏蔽是否只在一端接地。,2022/12/18,45,8、变送器无输出（1）查看变送器电源是否接反，将电源极性接正确（2）测量变送器的供电电源是否有24V直流电压，必须保 证供给变送器的电源电压12V（即变送器电源输入端电

22、 压12V）。如果没有电源，则应检查回路是否断线， 检测仪表是否选取错误（输入阻抗应250）（3）如果是带表头的，检查表头是否损坏（可以先将表头的 两根线短路，如果短路后正常，则说明是表头损坏），表头损 坏的则需另换表头。（4）将电流表串入24V电源回路中，检查电流是否正常， 如果正常则说明变送器正常，此时应检查回路中其它 仪表是否正常（5）电源是否接在变送器电源输入端，把电源线接在电源 接线端子上。,2022/12/18,46,9、变送器输出20mA（1）变送器电源是否正常，如果12VDC，则应 检查回路中是否有大的负载，变送器负载的 输入阻抗应符合RL(变送器供电电压为 12V/(0.02

23、A)。（2）实际压力是否超过压力变送器的所选量程， 重新选用 适当量程的压力变送器。（3）压力传感器是否损坏，严重的过载有时会损 坏隔离膜片，检查传感器供电和输出信号是 否正确。（4）电源线接线是否正确，电源线应接在相应的 接线柱上。,2022/12/18,47,10、压力指示不正确（1）变送器电源是否正常，如果12VDC ，则应检查 回路中是否有大的负载，变送器负载的输入阻抗应 符合RL（变送器供电电压-12V）/（0.02A）。（2）参照的压力值是否一定正确，如果参照压力表的 精度低，则需另换精度较高的压力表。（3）压力指示仪表的量程是否与压力变送器的量程一 致，压力指示仪表的量程必须与压

24、力变送器的量程 一致。（4）压力指示仪表的输入与相应的接线是否正确，压 力指示仪表的输入是420mA的，则变送器输出信 号可直接接入；如果压力指示仪表的输入是15V 的，则必须在压力指示仪表的输入端并接一个精度 在千分之一及以上阻值为250的电阻，然后再接 入变送器的输入。,2022/12/18,48,（5）变送器负载的输入阻抗应符合RL（变送器供电电压-12V）/(0.02A)，如不符合则根据其不同情况可采取相应措施，如升高供电电压（但必须低于36VDC ）、减小负载等。（6）相应的设备外壳是否接地，设备外壳必需 接地。（7）是否与交流电源及其它电源分开走线，仪表信号线应与交流电源线及其它电

25、源分开走线。（8）压力传感器是否损坏，严重的过载有时会损坏隔离膜片，需发回生产厂家进行修理。,2022/12/18,49,（9）管路内是否有沙子、杂质等堵塞管道，有杂质时会使测量精度受到影响，需清理杂质，并在压力接口前加过滤网。（10）管路的温度是否过高，压力传感器的使用温度是-2585， 但实际使用时最好在-2070以内。加缓冲管以散热，使用前最好在缓冲管内先加些冷水，以防过热蒸汽直接冲击传感器，从而损坏传感器或降低使用。,2022/12/18,50,以上出现的故障都会引起变送器输出不正常或测量不准确，但经过细心检查，严格按照技术要求使用和安装，及时采取有效措施，问题都可以排除，对不能处理的

26、故障，应将变送器送到实验室或生产厂家做进一步检查。,2022/12/18,51,（一）、 概述 1151GP型压力变送器是一种精密压力测量仪表。零点迁移后，测量范围可从负压开始。除测量压力外，当感测元件反向连接时，可方便的测量负压。 本表主要由测量和转换两大部分组成。如图1.4示，测量部分采用全密封电容检测元件室，直接感测压力，消除机械力的传递和振动、冲击等带来的问题。,图1.4 1151变送器测量部分,二、1151系列压力变送器维护检修规程,2022/12/18,52,其工作原理是当介质压力通过隔离膜片，灌充液体传递到室中央的测 量膜片，大气基准压力以同样的方式传送到测量膜片的另一侧。测量膜

27、片的位移正比于作用在测量膜片上的差压，其最大位移为0.1mm ，测量膜片位置的变化由其两侧的固定电容极板检测出来，由此而产生的差动电容被转换成二线制420mADC输出信号。,2022/12/18,53,(二)、质量标准a. 测量范围:(不带迁移，标准条件、充硅油、不锈钢测量膜片) 0127762mmH20 ( 01245.447472.67Pa ) 06353810mmH20 ( 06227.2237362.77Pa ) 0317519050mmH20 ( 031136.11186816.68Pa ) 01.27Kgf/cm2 ( 00.11770.6865MPa ) 03.521Kg f/c

28、m2 ( 00. 3181.9082MPa ) 01270Kg f/cm2 ( 01.17686.8647MPa ) 035210Kgf/cm2 ( 031.432320.594MPa ) 070420Kgf/cm2 ( 06.864741.1879MPa )b. 输出信号: 4 20mADC,2022/12/18,54,c. 负载特性:见图1.5,图1.5 1151变送器负载特性,2022/12/18,55,d. 指示表：指示精度2级。e. 使用对象：液体、气体或蒸气。f. 正迁移和负迁移：零点正负迁移后的量程上、 下限的绝对值不得超过最大测量范 围的上限值。最大正迁移量为量程 的500%

29、，最大负迁移量为量程的 600%。g. 精度：0.25 级。h. 防爆：本仪表具有隔爆和安全火花型。阻尼：时间常数可在0.2 1.7秒之间连续可 调。,2022/12/18,56,（三）、仪表维护检查压力变送器示值是否正常，仪表表头密封 是否完好，附件是否齐全。b. 检查仪表是否固定安装，螺栓、支架是否缺少或松动。c. 检查仪表连接管路、阀门是否有泄漏、损坏、 腐蚀等情况。d. 检查阀门是否通畅，定期排污。e. 做好仪表设备清洁卫生。,2022/12/18,57,（四）、 仪表检修4.1 标准仪器选择标准表的原则： 标准表的额定值不应超过被 校表额定值的25%；标准表的允许误差不应超过被校表允

30、许误差的1/3，一般高2级。a. 稳压电源: 24VDCb. 数字万用表或直流电流表c. 标准压力(真空)表d. 压力(真空)发生器,2022/12/18,58,4.2 接线图(感测元件反接时可测负压),图1.6 1151变送器校验接线图,2022/12/18,59,2022/12/18,60,2022/12/18,61,4.3.2 检定 加0% 、25% 、50% 、75% 、100% 输入信号，检查上、下行程输出，应为4mA、8mA、12mA、16mA、20mA，计算实际精度，应满足质量标准要求。记录数据，填写校验单。4.3.3 线性调整 线性在出厂时已调好，一般不作调整，如果要求某一特定

31、的测量范围有更好的线性，可按下述方法进行。 a. 输入测量范围的中间压力，记下输出信号的理论值 和实际值之间的误差。 b. 输入满刻度范围的压力，第一步记下的偏差值乘以 6，再乘以量程下降系数。 测量范围的下降系数 = 最大允许量程/调校量程。,2022/12/18,62,若是负的偏差值，调整“线性”电位器，将满量程输出加上这个数值。 若是正的偏差值，调整“线性”电位器，将满量程输出减去这个数值。 例:量程下降系数为4: 1 ，量程终点输出电流偏差值为-0.05mA。调整线性电位器，使满度输出增加 (0.05mAX6X4)=1.2mA c. 线性调整后必须再调零点和量程。,2022/12/18,63,2022/12/18,64,（五）、压力变送器检修质量工序卡,2022/12/18,65,2022/12/18,66,2022/12/18,67,