YOKOGAWA壓力變送器介紹.ppt

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1、 YOCOGAWA變送器培訓(xùn) 3 4 5 6 1 2 變送器安裝 變送器組態(tài) 使用和維護(hù) 故障檢修 案例分析 變送器概述 一：概述 壓力定義： 垂直作用在單位面積上的力稱壓力。在國 際單位制（ SI）和我國法定計(jì)量單位中，壓力 的單位是“帕斯卡”，簡稱“帕”，符號為 “ Pa”。 即 1N的力垂直均勻作用在 1m2的面積上所形成 的壓力值為 1Pa。 2 1 2 22 kgm1 P a 1 N / m 1 1 kgm s ms 壓力單位 過去采用的壓力單位 “ 工程大氣壓力 ” （ kgf/cm2） 、 “ 毫米汞柱 ” （ mmHg）

2、、 “ 毫米水柱 ” （ mmH2O） 、 “ 物理大氣壓 ” （ atm） 、 “ 巴 ” （ bar） 、 “ PSI”等均應(yīng)改成法定計(jì)量單位帕 。 1 kgf/cm2 = 0.9807 105Pa 1mmH2O = 0.9807 10Pa 1 mmHg = 1.332 102Pa 1atm = 1.01325 105Pa 1bar=105Pa 1PSI=6.89 103Pa 壓力表示方式 絕對壓力 PJ ： 直接作用于容器或物體表面的壓力，稱為 “ 絕對壓力 ” ，絕對壓 力值以絕對真空作為起點(diǎn)，符號為 PABS（ ABS為下標(biāo)）。 大氣壓力 PD ： 地球表面覆蓋有一層厚厚的

3、由空氣組成的 大氣層 。在大氣層中的物體， 都要受到空氣分子撞擊產(chǎn)生的壓力，這個壓力稱為大氣壓力。 表壓力 PB ： 壓力表原理 1.1原理：壓力表通過表內(nèi)的敏感元件（波登管、膜盒、波紋管）的彈性形變，再由表 內(nèi)機(jī)芯的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將壓力形變傳導(dǎo)至指針，引起指針轉(zhuǎn)動來顯示壓力。 PB= PJ PD 真空度 PZ（負(fù)壓） ： 補(bǔ)充的全面解釋： “ 真空度 ” 顧名思義就是真空的程度。所謂 “ 真空 “ ，是指在給定的空間內(nèi)，壓強(qiáng)低于 101325帕斯卡 (也即一個 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 強(qiáng)約 101KPa)的氣體狀態(tài)。 在真空狀態(tài)下，氣體的稀薄程度通常用氣體的壓力值

4、來表示，顯然，該壓力值越小則表 示氣體越稀薄。 PZ PD PJ 二、壓力檢測方法 1.平衡法 ：通過儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被 測壓力相平衡的原理測量壓力。 2.彈性法 ：利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)的表壓 力或負(fù)壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形來反映被測壓力的 大小 。 3.電氣式 ：用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷 量等電量的變化 。 采用 HART protocol（ HART 協(xié)議） YOKOGAWA EJA系列壓力變送器 DpHarp EJA Digital Pressure Transmitter 差壓變送器 表壓 /絕壓變送器

5、變送器總體分類 氣體或液體測量 氣體測量 蒸汽測量 變送器測量介質(zhì)分類 Pressure Sensor Of Transmitter Piezo- Resistance 壓電電阻式 Metal Resonant Wire金屬絲諧振 Force Balance 力平衡式 Capacitance 電容 Silicon Resonant 硅諧振式 單晶硅諧振式差壓變送器 YOKOGAWA壓力變送器傳感器 硅諧振傳感器 硅諧振式差壓變送器工作原理 硅片 高 壓強(qiáng) 低 壓 腔 P1 低壓側(cè) (LP) 高壓側(cè) (HP) 諧振傳感器 信號終端 硅油受壓后可流動性和不可

6、壓縮性 采用微電子加工技術(shù)（ MEMS)在一個單晶硅芯片表面的中心和邊緣制作兩 個形狀、尺寸、材質(zhì)完全一致的形狀的諧振梁，諧振梁在自激振蕩回路中 作高頻振蕩（如圖 1）。 單晶硅片的上下表面受到的壓力不等時(shí)，將產(chǎn)生形 變，導(dǎo)致中心諧振梁 因壓縮力而頻率減小，邊緣諧振因受拉伸力而頻率增 加（如圖）。 兩頻率之差信號直接送到 CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后 （）經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換成 4- 20mA輸出信號，通訊時(shí)疊加 Brain或 Hart數(shù)字信號； （）直接輸出符 合現(xiàn)場總線（ Fieldbus Foundation TM）標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號。 當(dāng)加有靜壓（工作壓力）時(shí)，兩形狀、尺寸、材質(zhì)完全一致

7、的諧振梁形變相 同， 故頻率變化也一致，故偏差自動清除。 硅諧振式差壓變送器工作原理 電容式差壓變送器工作原理 電容式差壓變送器工作原理 被測介質(zhì)的高低壓力分別進(jìn)入測量元件的高低壓室，作用于隔離膜片上， 填充液把兩隔離膜片的壓力信號傳送到中心測量膜片上，中心測量膜片是一 個張緊的彈性元件，作用在其上的兩側(cè)壓力差使中心測量膜片產(chǎn)生一個對應(yīng) 于壓力差的變形，其變形位移與所測壓力差成正比，這個位移使電容極板產(chǎn) 生相應(yīng)的電容變化，電子線路檢測到這一電容變化并放大轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電流 信號。如果低壓室通大氣，高壓室接被測介質(zhì)，這時(shí)就可測量介質(zhì)的相對壓 力。同樣，如果低壓室為真空，高壓室接被測

8、介質(zhì)，這時(shí)就可測量介質(zhì)的絕 對壓力。 電容式差壓變送器工作原理 YOKOGAWA壓力變送器常用型號 EJA110 EJA510/EJA520 EJA438 EJA118 EJA210 YOKOGAWA壓力變送器型號解析舉例 3 4 5 6 1 2 變送器組態(tài) 使用和維護(hù) 故障檢修 案例分析 變送器概述 變送器安裝 YOKOGAWA壓力變送器的安裝 TX TX Vent Plug Vent Valve TRANSMITTER 3 Valve Manifold Tap Valve Orifice 手動閥通常安裝在靠 上邊的地方 Drain Valve Drain Plug

9、Tap Valve 用差壓變送測量氣體流量 TX TX Tap Valve 3 Valve Manifold 手動閥通常安裝靠下 邊的地方 Drain Valve Drain Plug Vent Plug Vent Valve YOKOGAWA壓力變送器的安裝 用差壓變送器測量液體流量 TX 手動閥通常安裝在靠 上邊的地方 Drain Valve Drain Plug Orifice Condensate Pot YOKOGAWA壓力變送器的安裝 用差壓變送器測量蒸汽流量 3 Valve Manifold Open Tank Fill Plug 如果測量液體腐蝕性太大 ，要使用隔

10、離液 TX Drain Valve Drain Plug Tap Valve Transmitter 隔離液的密度必須比 被測液體大 YOKOGAWA壓力變送器的安裝 用壓力變送器測量開口桶槽液位 Open Tank Close Tank Transmitter Dry leg is used for the liquid which has no possibility of condensation. Wet leg is used for the liquid which has possibility of condensation or possibility of s

11、trong corrosion. Close Tank Transmitter Dry Leg 用差壓變送器測量液位 YOKOGAWA壓力變送器的安裝 X Bad Bad Its undesirable to arrange capillary to be higher position than DFS. Good Its desirable to install Transmitter lower position than DFS Horizontal Installation is undesirable Vertical Installation is desirable N

12、ot desirable YOKOGAWA壓力變送器的安裝 安裝要求 液體流量測量 在管線側(cè)安裝龍頭以防止沉淀物質(zhì)沉積在變送器過程隔離器上。 將變送器安裝在龍頭旁邊或龍頭下方，使氣體能排入過程管線。 將排液 /排氣閥朝上安裝以方便氣體排放。 氣體流量測量 將龍頭安裝在管線頂端或側(cè)邊。 將變送器安裝在龍頭旁邊或上方使液體排入過程管線。 蒸汽流量測量 將龍頭安裝在管線側(cè)邊。 將變送器安裝在龍頭下方以確保引壓管線始終充滿冷凝水。 將引壓管線充滿水以防止蒸汽直接與變送器接觸并確保測量精確啟動。 安裝注意事項(xiàng) 變送器在過程管線中的最佳位

13、置取決于過程本身。按照下列指南確定變送器位置和引壓管線的 布置： 使引壓管線盡可能短。 對于液體測量，引壓管線自變送器與過程連接處按每英尺至少 1 英寸的比值向上傾斜（ 80： 1000）。 對于氣體測量，引壓管線自變送器與過程連接處按每英尺至少 1 英寸的比值向下傾斜（ 80： 1000）。 在液體管線中應(yīng)避免高點(diǎn)，在氣體管線中應(yīng)避免低點(diǎn)。 應(yīng)確保兩條引壓管線的溫度相同。 采用足夠大的引壓管線直徑以消除磨擦影響和阻塞。 將液體管線的所有氣體排出。 采用密封液體時(shí)，將兩個管段灌充到相同液位。 沖洗時(shí)，使沖洗連接靠近過程龍頭并穿過相等長度、相

14、同規(guī)格的管道進(jìn)行沖洗。避免穿過變 送器沖洗。 避免腐蝕性或高溫（ 250 F 121 C以上）過程物質(zhì)直接接觸傳感器模塊和法蘭。 應(yīng)防止沉淀物質(zhì)在引壓管線中沉積。 使液壓頭在兩截引壓管線上保持平衡。 防止過程液體在過程法蘭內(nèi)凍結(jié)。 安裝要求及注意事項(xiàng) 與變送器的連接示意圖 3 4 5 6 1 2 變送器安裝 使用和維護(hù) 故障檢修 案例分析 變送器概述 變送器組態(tài) YOKOGAWA壓力變送器的 HART清單 圖接線 （ 4-20 mA） 變送器基本組態(tài) (TAG NAME等） 組態(tài)模擬輸出參數(shù) 設(shè)置過程變量單位 設(shè)置輸出類型 重

15、置量程 設(shè)置阻尼 標(biāo)定傳感器 滿量程微調(diào) 零點(diǎn)微調(diào) 標(biāo)定 4-20 mA 輸出 變送器組態(tài)通常包括下列作業(yè)： 圖 3-6 本機(jī)零點(diǎn)與量程按鈕 在采用量程與零點(diǎn)調(diào)整重置變送器量程后，可禁止調(diào)整，以防止再次重置量程 3 4 5 6 1 2 變送器安裝 故障檢修 案例分析 變送器概述 變送器組態(tài) 使用和維護(hù) 舉例如何使用 HART 通訊裝置 進(jìn)行零點(diǎn)微調(diào) ： 1.將變送器排空并將通訊裝置與測量回路連接。 2.在通訊裝置主菜單中選擇 1 Device setup（裝置設(shè)置）， 2 iagnostics and service（診斷和服務(wù)），

16、 3 Calibration（標(biāo)定）， 3 Sensor trim（傳感器微調(diào)）， 1 Zero trim（零點(diǎn)微調(diào)） 準(zhǔn)備調(diào)整零點(diǎn)微調(diào)。 注釋： 變送器必須在真零點(diǎn)（基于零點(diǎn)） 3% 范圍內(nèi) 以利用零點(diǎn)微調(diào)功能標(biāo)定。 變送器的參數(shù)設(shè)置及若干校正措施 現(xiàn)場使用的儀表多為 YOKOGAWA制造，通信 采用 HART協(xié)議，右圖為 HART 通信時(shí)使用的儀器， 工具。 變送器的參數(shù)設(shè)置及若干校正措施 zero point adjustment： 可用變送器表面 zero- adjustment screw校正零 點(diǎn)，也可用 HART communicator作零點(diǎn)校 正。

17、 變送器 的參數(shù)設(shè)置及若干校正措施 用 HART communicator 作零點(diǎn)校正時(shí)執(zhí)行步驟 如圖所示。 注：零點(diǎn)校正后 30秒內(nèi) 不可斷開儀表電源。 零點(diǎn)校正對應(yīng)大氣壓零 點(diǎn)校正，而不是 4mA壓 力校正。 變送器的參數(shù)設(shè)置及若干校正措施 量程設(shè)置：通過 LRV和 URV設(shè)置液位計(jì)量程。 注： LRV和 URV 的設(shè)定 不能超過儀表的物理量 程 LSL和 USL. 變送器 的參數(shù)設(shè)置及若干校正措施 阻尼參數(shù)設(shè)置：決定 420mA輸出時(shí)間的延遲。 變送器的參數(shù)設(shè)置及若干校正措施 回路測試：可用 HART校 正器檢測信號回路的性 能是否良好。 變送器 的參數(shù)設(shè)置及若干校

18、正措施 除以上功能外， HART 校正器還可以設(shè)置 TAG NO.編號，單位（ unit)選擇 ,輸出模式選擇，顯 示模式選擇，傳感器校正 ,輸入信號低切斷等功 能。 如要詳細(xì)了解可參考資料： Model EJA Series HART Protocol。 變送器的校正 產(chǎn)生原因 差壓變送器的靜壓誤差是由其正負(fù)壓室膜盒有 效面積不相等引起的，或者差壓變送器安裝位 置偏離正確位置引起零點(diǎn)偏移。 這種偏差的代 數(shù)和不會很大 ，最終是通過差壓變送器的零點(diǎn) 校準(zhǔn)予以消除。因此儀表投運(yùn)前這一檢查校準(zhǔn) 環(huán)節(jié)是開表投運(yùn)操作中的重要一環(huán)。 三閥組 三閥組的作用 利用三閥組，可在線校驗(yàn)差壓變送器

19、的 零點(diǎn)與修正 采用三閥組可減少連接過程泄漏點(diǎn) 不會中斷工藝過程 差壓變送器就地校準(zhǔn) 差壓變送器的差壓刻度通常是在低壓室通大氣 的條件下校驗(yàn)的，安裝到現(xiàn)場通入實(shí)際使用靜 壓校零時(shí)，往往發(fā)現(xiàn)零位輸出與低壓室通大氣 校驗(yàn)時(shí)的零位輸出不一致。這種高低壓室通入 相同靜壓得到的零位輸出評理通入大氣校驗(yàn)時(shí) 的零位稱為靜壓誤差。 在智能型差壓變送器中，由于裝有靜壓傳感器， 并且通過實(shí)驗(yàn)的方法測出靜壓在規(guī)定的范圍內(nèi) 變化時(shí)，零位輸出的偏離值，然后在表內(nèi)的單 片機(jī)中將靜壓誤差予以校正。經(jīng)過靜壓誤差在 線校正的差壓變送器，殘存的靜壓誤差一般可 降低到 0.1以下，從而使其性能得到顯著改 善。 校正

20、方法 其方法是向正負(fù)壓室通入相同的靜壓。 將三閥組的高低壓閥中一個打開，另一個關(guān)閉， 將平衡閥打開，如果懷疑正負(fù)壓室內(nèi)尚未充滿 被測介質(zhì)，則可通過正負(fù)壓室上的排氣（或排 液）閥排凈積氣（或積液），然后檢查變送器 的輸出。 有的差壓變送器帶有開平方功能和小信號切除 功能，在檢查靜壓誤差時(shí)應(yīng)將小信號切除功能 暫時(shí)解除，以觀察真正的零位。 實(shí)驗(yàn)室校正方法 根據(jù)差壓變送器的測量范圍計(jì)算出量程后，計(jì) 算 0%， 25%， 50%， 75%， 100%各點(diǎn)的壓 力值。 把差壓變送器的高壓側(cè)接到壓力校驗(yàn)臺的壓力 輸出口，安裝步驟 1計(jì)算出來的壓力值加壓力到 變送器上，看變送器的輸出是否是 4m

21、A， 8mA， 12mA， 16mA， 20mA，如果輸出偏差如何。 正反行程各做一次。 3 4 5 6 1 2 變送器安裝 5 案例分析 變送器概述 變送器組態(tài) 使用和維護(hù) 故障檢修 故障糾正措施 變送器毫安讀數(shù)為零 檢驗(yàn)信號端子是否接通電源 檢查電源線的極性是否接反 檢驗(yàn)端子電壓是否處于 10.5 至 42.4 V dc 之間 檢查開放式二極管是否與測試端子交叉 變送器不能用 HART 通訊裝置通訊 檢驗(yàn)輸出是否在 4 和 20 mA 之間或是否為飽和電平 檢驗(yàn)變送

22、器的 DC 電源是否清潔（峰值與峰值之間最大 AC 噪音為 0.2 伏） 檢查回路電阻，最小為 250 歐姆 （電源電壓 變送器電壓 /回路電流） 檢查單元地址是否正確 變送器毫安讀數(shù)高或低 檢驗(yàn)所施加的壓力 檢查 4 和 20 mA 量程點(diǎn) 檢驗(yàn)輸出不在報(bào)警狀態(tài) 檢驗(yàn)是否需要 4 - 20 mA 輸出微調(diào) 變送器對所施加的壓力變化沒有響應(yīng) 檢查測試設(shè)備 檢查引壓管線或閥組是否阻塞 檢驗(yàn)所施壓力是否在 4 和 20 mA 設(shè)置點(diǎn)之間 檢驗(yàn)輸出不在報(bào)警狀態(tài) 檢驗(yàn)變送器不在回路測試模式 數(shù)字壓力變量讀數(shù)低或高 檢查測試設(shè)備 （檢驗(yàn)精度） 檢查引壓管線是否阻塞或濕段較低部

23、位被灌充堵塞 檢驗(yàn)變送器是否正確標(biāo)定 檢驗(yàn)測量壓力計(jì)算 數(shù)字壓力變量讀數(shù)不穩(wěn)定 檢查測量系統(tǒng)確定壓力線路是否有故障設(shè)備 檢驗(yàn)變送器對設(shè)備的開 /關(guān)不能直接做出反應(yīng) 檢驗(yàn)測量阻尼是否正確設(shè)置 毫安讀數(shù)不穩(wěn)定 檢驗(yàn)變送器的電源是否有足夠的電壓和電流 檢查是否有外部電氣干擾 檢驗(yàn)變送器是否正確接地 檢驗(yàn)雙絞線的屏蔽是否只在一端接地 3051S 型變送器故障檢修表 YOKOGAWA壓力變送器的報(bào)警清單 3 4 5 6 1 2 變送器安裝 變送器概述 變送器組態(tài) 使用和維護(hù) 故障檢修 案例分析 例：一壓力變送器 DCS顯示壓力跳變，故障分析如下： 現(xiàn)場外觀檢查有無異

24、常， a. 外觀異常，如進(jìn)水腐蝕，進(jìn)一步檢查內(nèi)部電子單元腐蝕損壞，直接更換 該壓力變送器，重新做設(shè)定。 b. 外觀正常，用 HART看能否上線，能上，檢查各設(shè)置是否正常，可做 ZERO 校正在觀察；不能上 ，可進(jìn)一步拆檢，發(fā)現(xiàn)膜片損壞，更換之在做設(shè)定。 c. 檢查上訴各項(xiàng)都正常，但壓力仍然跳變，檢查其相關(guān)線路，發(fā)現(xiàn)線路在 穿線管處已經(jīng)磨損，造成其信號變化，使壓力跟著變化，更換線路觀察 正常。 采用 HART protocol（ HART 協(xié)議） YOKOGAWA EJA系列液位變送器 EJADigital level Transmitter 工作原理 液體具有靜壓現(xiàn)象，其靜壓

25、力的大小是 液柱高度與液體重度的乘積，對于 A點(diǎn)而 言，將有 PA=PB+gH 液體密度 g 重力加速度 h被測點(diǎn)到液面的 高度 （深度） 則 h=P/(g) 壓力式液位計(jì)正是利用液面下壓力與深 度成正比關(guān)系來檢測液位的 實(shí)際液面 H 被測點(diǎn)

26、A A B 靜壓式液位儀表 差壓式液位計(jì) 工作原理 當(dāng)封閉容器中液面上方 的靜壓力 PA不等于大氣 壓力時(shí)，則必須考慮 PA 的影響。 P=PA PB=Hg 即 H= P / g 氣壓 PB PA P1 P2 H 封閉容器 液位計(jì)現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例 以抄漿現(xiàn)場為例桶槽液 位的測量多選用法蘭式 差壓變送器 --EJA210A， 測量密閉式容器多選用

27、 差壓變送器 --EJA110A. 開放式溝槽選用超聲波 液位計(jì) VEGASON62系列。 EJA210A差壓液位計(jì)概述 液位計(jì)的接線，接地及電磁屏蔽。 液位計(jì)的參數(shù)設(shè)置及若干校正措施。 液位計(jì)的絕緣電阻及耐壓測試。 EJA210A的選型。 液位計(jì)的運(yùn)輸及安裝注意事項(xiàng) 在運(yùn)輸及存儲過程中確 保高壓側(cè)法蘭膜片和低 壓側(cè)測量端的完整性及 密封性，避免測量元件 被傷害到。 液位計(jì)的運(yùn)輸及安裝注意事項(xiàng) 安裝時(shí)選用的墊片要比 膜片的直徑大一些，避 免因膜片擠壓造成的測 量誤差。 液位計(jì)的運(yùn)輸及安裝注意事項(xiàng) 當(dāng)測量介質(zhì)為液體時(shí)短 管需向下傾斜至少 1/10 的角度，避免氣泡在短 管

28、內(nèi)聚集，影響測量精 度，且易產(chǎn)生氣爆。 液位計(jì)的運(yùn)輸及安裝注意事項(xiàng) 安裝測量短管時(shí)需有一 定的角度。 當(dāng)測量介質(zhì)為氣體時(shí)短 管需向上傾斜至少 1/10 的角度，避免冷凝水及 其他凝結(jié)物阻塞膜片， 影響測量精度。 液位計(jì)的運(yùn)輸及安裝注意事項(xiàng) 若因現(xiàn)場環(huán)境因素，無 法在現(xiàn)場看到儀表的顯 示，可將變送器部分旋 轉(zhuǎn) 90度，注：最多不可 超過 180度。 液位計(jì)的接線、接地及電磁屏蔽 EJA210A為 2線制儀表， 24VDC輸入， 420mA輸 出，接線如右圖所示。 液位計(jì)的接線、接地及電磁屏蔽 液位計(jì)的信號電纜需用 屏蔽電纜，接線盒內(nèi)和 變送器表面各有 1個接地 端子，確保至少

29、1個接地 良好，接地電阻要在 10 歐以下。 EJA210A的選型 EJA210A的選型 以現(xiàn)場使用型號為例： EJA210A-EMTD2F4B- 99DN/D3/N4 該型號所代表含義為： EJA210A系列 . E代表輸出信號為 420mA,通信協(xié)議為 HART協(xié) 議； M代表量程為 1100kpa； T代表高壓膜片材質(zhì)為 Tantalum； EJA210A的選型 EJA210A-EMTD2F4B-99DN/D3/N4 D2代表法蘭標(biāo)準(zhǔn)為德國標(biāo)準(zhǔn) DIN，壓力等級為 PN10/16； F代表法蘭尺寸 DN80,材質(zhì)為 SS316； 4代表 PROCESS CONNECTOR接口大小為 1/2NPT連接方式； B代表螺栓，螺母材質(zhì)為 SUS630； EJA210A的選型 EJA210A-EMTD2F4B-99DN/D3/N4 9代表需安裝導(dǎo)壓管，高壓端在顯示器左側(cè)； 9代表 2個電纜接口，接口大小為 M20； D代表含有數(shù)字顯示屏； N無特殊含義； D3代表出廠時(shí)以 bar為單位，作過壓力校正。 N4代表用 SUS304不銹鋼作 tag number的標(biāo)牌。