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1151 电容式模拟压力变送器技术培训教材1.仪表基本工作原理:仪表采用微位移电容传感器,被测压力作用于膜头的隔离膜片,通过灌充硅油,传导到电容室(δ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,将此差分电容的相对值转换为电流信号加以放大输出.因此整个变送器除中心感应膜片的微小位移外,(仅0.1MM),无机械传动及调整装置. 顾精度高,稳定性好,抗静压和振动.由于上述特点,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.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:中心感压膜片6.是在施加予张力条件下焊接的.这样一来,既可使膜片的位移与输入差压成线性关系,又可以大大减小正负压室法兰的张力和力矩影响而产生的误差.中心膜片两侧为弧型电极(Alphaline®),可以有效地克服静压的影响及单向过压保护的问题.除中心感压膜片6.外, (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 室.室中充满灌充液, ( 硅油或氟油),用以传递压力.为保证充液不会汽化,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!@1 Atm.这与1152型核变是一样的.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:1.差动电容的相对变化值△Cid/△ Cis与被测差压成线性关系.2.差动电容的相对变化值△Cid/△ Cis与灌充液的介电常数无关.这样一来,传感器的温度系数大为改观.* Cid=两电容之差;* Cis=两电容之和;1-3:转换放大部分的电子电路:电路主要包括电容- 电流转换电路和放大及输出限幅电路两部分.前者由振荡器,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,输出限幅电路及阻尼调整电路等构成.各电路的相互联系请参考下图.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.A: 电容/电流转换及线性调整电路:差动电容传感器的δ室由振荡器供电.因此,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:式中: 峰值电压25-32V, 频率:32Khz. 可见,共模与差模电流的平均值不仅与 差分电容有关,还与振荡器输出电压峰值及频率成正比.我们的问题就是要 排 除上述除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.电容 > 电流转换电路电容>电流转电路的工作原理:由电路图可知: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 模片电容之和与之差成正比. fVpp Ci Ci i i Ic fVpp Ci Ci i i Id *)12(21*)12(12+=+=-=-=Vpp Ci Ci i i Ic fVpp Ci Ci i i Id *)12(21*)12(12+=+=-=-=两式相除得:该式表明,只要维持Ic 的恒定,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Ic 的恒定. 从而保证了Id 与差压ΔP 之间的单一因果关系.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 输出电流Io.由于深度的负反馈, Io 与Id 保持高度的线性.线性补偿电路:由于传感器的δ 室的电容电极存在分布电容,该电容使得δ 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ΔP 之间不存在线性关系.为克服分布点容所造成的非线性误差,在变送器线路中设计了线性补偿电路.该 电路使Ic 随ΔP 的增加而适当减少来补偿总电容值的变化,从而使Id 输出保持线 性.线性调整是通过电位器R24实现的.补偿的结果可使非线性误差小于+/-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 变放大器的增益进行量程调整.要注意的是,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 点的迁移.同样情况,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,构成30MA 限流电路. 上述电路将变送器的电路控制在2.7MA 至30MA 之间.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(0.2S-1.67S)1212Ci Ci Ci Ci IcId +-=1212Ci Ci Ci Ci Ic Id +-=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偿零点及量程的误差.零点的温度补偿电阻在仪表出厂时经过计算机测试系统的精确选定,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.由于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.仪表的选型安装: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,绝压等类型.除此以外,共有8种量程可选. 表压范围从7.5Kpag到41369Kpag ,差压范围从7.5Kpa到6895 Kpa, 绝压范围从37Kpa到6895 Kpa. 此技术指标1152型核表与其一样.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+/-0.25%URL!量程误差可修正至:+/-0.25%输入读数./1000Psi.对于1151DP系列产品,任意一侧压力加至0-13.79Mpa时,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系列产品, 任意一侧压力加至0psia-4500psig(0-31Mpa)时,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1151AP系列产品,为13.79Mpa.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13.79Mpa-51.71Mpa.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/MINIMUN SPAN!例如: 1151S: 50:1; 1152D/A 6:12-4: 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:1.泄漏2.摩擦损失3.气体引压管中有液体或液体引压管中有气体.(压头误差)4.测差压时,引压管温度不等引起密度变化(压头误差)5.变送器安装不当.针对气体,液体,蒸汽应用的不同安装.2-5:仪表的投运1.把排气,排液工作.2.测量液体,蒸气时应先行充液.3.差压变送器投运时,应避免单向受压.即:开平衡阀>高压侧>低压侧>关平衡阀4.清零.5.调阻尼.6.手操器的应用.使用手操器可以大大方便用户对智能仪表的现场组态,调校及故障诊断.对使用HART通讯协议的仪表,其最小负载电阻为250欧姆!现有的最新手操器型号为375型.你必须了解每一个仪表的DDS菜单以便熟练操作.通过操作培训,你可以掌握必要的步骤. 常用的功能菜单包括:1.BASIC SETUP(基本设置)在此菜单下,你可以完成:A.修改工程变量的单位及输出量程;B.工艺位号;C.输出变量的开方;D.输出变量的阻尼时间常数.2. DIAGNOTICS AND SERVICE(诊断及服务) 在此菜单下,你可以完成:A.廻路测试;B.传感器的校验,主要为传感器清零;(ZERO TRIM)2.PROCESS VARIABLES(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.<1151S 的菜单树><375手操器的键盘>3.模拟输出仪表的调校: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(大多数核级变送器属于此类)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:*安装零点的调整.* 阻尼的调整. ( 0.2-1.67S)* 迁移量的调整.* 线性度矫正.* 静压的补偿调校.*此5项功能1152与其一样!3-1.现场调零E.安装变送器,释放或平衡仪表压力,并送电.F.等待仪表稳定.G.松开仪表的名牌,使用改锥调正零点螺母,使仪表输出4MA.此调正不会影响20MA的状态.任何由于安装引起的零点,可以用此法消除.3-2.迁移:A.迁移量: 指零点的位置与仪表的当前量程跨度的百分比%.B.迁移范围:迁移后的零点及量程不应超过仪表的最大允许量程.C.大范围内的迁移须调整电子板上的跳线. (请参考跳线图)D.先进行零点基础上的量程校准,再进行迁移.E.负迁移为600%,正迁移为500%,迁移不影响SPAN.<正负迁移图> ZERO ELEVATION : 负迁移.ZERO SUPPRESSION: 正迁移.<迁移跳线>3-3.线性化调整.A.通常无须进行.B.如需调整,则:1.加50%量程压力,2.记录该点的输出误差值. (mA)3.将此值乘以6后再乘以仪表的当前的量程比.4.如果上述值为负,则将其加在20mA上,反之减去.5.使用该输出值重校量程(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.3-4.阻尼调整.可通过下图组尼调整螺钉进行.出厂时为0.2S,最大可调整为16.67S.3-5.静压的补偿:A.静压影响定义为:每1000Psig 静压对仪表标定量程的偏移误差.仅对差压变送器有意义!B.有3 种办法计算补偿量:1.计算输入的压力,调校20MA.例如:RANGE-4,0-150H2O,静压1500PSI,查表得知补偿系数为:-0.0087,则有150+[(-0.0087X150)*1500/1000]=148.04H2O;施加上述压力作为量程值重新校准20MA.2.查表,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.3.查表求得RANGE3-8的静压补偿系数.再计算相应输出.例如:RANGE-5 的系数为0.131,则,0.131*1500Psi/1000Psi=0.197ma.则CAL.POINT=20MA+0.197=20.197MA.将仪表输出标定到此值即可!<模头电路板>4: 故障的判断及排除:4-1. 当变送器出现故障时, 应首先排除外部电路及应用安装方面的因素.4-2. 当确认仪表需要分解检查时, 参照下图进行分解.4-3. 如凭目视未发现有元器件损坏,则进行模头电容的接地和绝缘测试.4-4. 参照模头电路板图, 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,应大于10兆欧.4-5. 测试接插件第8脚对模头外壳的电阻,应为0 欧姆.4-6. 如上述测试正常,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.<1151 变送器分解图>< 完 >。
差压 / 风速 / 风量 / 湿度 / 温度 /大气压 / CO / CO2操作手册C 310多功能变送器0 / 4 ~ 20 m A - 电流输出信号接线端口 (a)电源供应 (c)电缆接入电源种类(a)模拟输出 (1)0 ~ 5 / 10 V - 电压G N D - 接地差压自动校准元件压力连接端口智能型探头连接端口差压或大气压模块差压手动零点校准以太网通讯模块总线通讯RS 485 (d)继电器 (b)N OC O MN C(b)继电器 (1)N OC O MN C继电器 (4)N OC O MN C继电器 (3)N OC O MN C继电器 (2)0 / 4 ~ 20 m A - 电流模拟输出 (4)0 ~ 5 / 10 V - 电压G N D - 接地0 / 4 ~ 20 m A- 电流模拟输出 (3)0 ~ 5 / 10 V- 电压G N D - 接地0 / 4 ~ 20 m A - 电流模拟输出 (2)0 ~ 5 / 10 V - 电压G N D - 接地(c)用于电源供应相位 中性 (c)用于电源供应相位 中性 (d)Modbus RS-485ABC 310 接线图电气接线 - 符合 NFC15-100 标准接线应由合格技术人员操作。
当接线时, 变送器必须停止供应电源。
➢电流输出信号 0 / 4 ~ 20 mA 接线方式:➢电源供应 24 Vdc 接线方式:➢电源供应 24 Vac 接线方式:➢电源供应 230 Vdc 接线方式:电源供应 24 Vac Class II显示仪 或 PLC / BMS主动种类+-24 Vdc电源供应+-N LLN Pe 230 VacLN Pe 230 Vac或LN LN LN 24 VacLN 230 Vac电源供应GND-+显示仪 或 PLC / BMS主动种类-+GNDL N 24 Vac电源供应 24 Vac Class II➢电压输出信号 0 ~ 5 / 10 V 接线方式:内容目录1. 产品介绍 (5)1.1 变送器介绍 (5)1.2 按键介绍 (5)1.3 温湿度传感器保护盖 (6)2. Modbus 通讯 (7)2.1 设置参数 (7)2.2 功能 (7)2.3 寄存器读取码 (7)3. 设置变送器 (12)3.1 输入安全码 (12)3.2 设置变送器的参数 (12)3.2.1 设置显示屏 (13)3.2.2 设置曲线图时段 (13)3.2.3 设置语言 (13)3.2.4 设置日期和时间 (13)3.2.5 开启/关闭按键音 (13)3.2.6 锁定或开启按键 (13)3.2.7 修改安全码 (14)3.2.8 恢复出厂设置 (14)3.2.9 设置Modbus通讯 (适用于已订购此功能) (14)3.2.10 设置以太网通讯 (适用于已订购此功能) (14)3.2.11 访问变送器信息 (15)3.3 设置测量通道 (15)3.4 设置模拟信号输出 (15)3.4.1 选择模拟信号输出类型 (15)3.4.2 设置模拟信号输出对应量程 (16)3.4.3 输出信号自诊断 (16)3.5 设置报警 (17)3.5.1 选择报警模式 (17)3.5.2 设置上升或下降报警模式 (18)3.5.3 设置监测报警模式 (18)3.5.4 设置变送器状态报警模式 (19)3.5.5 设置继电器 (适用于已订购此功能) (19)3.6 设置探头, 模块和标准参数 (20)3.6.1 设置风速和风量探头 (20)3.6.2 设置二氧化碳或温湿度探头 (21)3.6.3 设置模块 (21)3.7 开启其他选购功能 (24)4. 功能描述和 Modbus 通讯连接 (26)4.1 变送器 (26)4.2 测量通道 (27)4.3 输出信号 (27)4.4 报警和继电器 (28)4.4.1 报警 (28)4.4.2 继电器 (29)4.5 测量参数 (29)4.6 差压模块和探头 1 和 2 参数 (30)4.6.1 差压模块参数 (30)4.6.2 探头 1 参数 (31)4.6.3 探头 2 参数 (31)4.6.4 标准参数 (32)1. 产品介绍1.1变送器介绍C310 变送器含显示屏型号可通过按键进行设置。
通过罗斯蒙特3051 压力变送器，您将可更有效地控制工厂，能够在众多压力、液位和流量应用中借助我们的产品，减少产品变化和复杂性，降低总拥有成本。
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罗斯蒙特3051压力（（差压））变送器检修与维护一、变送器拆卸1.确认变送器一次门可靠关闭（温度除外）。
2.关闭并确认变送器二次门可靠关闭。
3.打开变送器排污门确认可靠泄压后关闭。
4.拧开变送器标有:“接线侧”一侧盖口”。
5.解除信号线,用绝缘胶带保护好信号线及其电缆标号。
6.拆除变送器引压管接头，并用胶带妥善保护引压管头部。
7.拆除变送器固定螺丝,将变送器从支架上取下来。
8.对变送器清扫表面灰尘,用白胶布作好设备标签贴至变送器表面。
9.变送器送至校验场所并放置2小时以上,待校验。
二、校验前检查1.变送器外观完整,无污物,铭牌完整。
2.外观检查无变送器硅油漏泄。
3.机械部件完整无损。
三、压力变送器校验1、密封性检查注：首次校验应进行此项校验，后续校验合使用中检验可不进行此项校验。
1 ）平稳地升压（或疏空），使压力变送器测量室压力达到测量上限（或当地大气压力90 ％的疏空）。
2 ）关闭压力源保持密封15分钟，应无泄漏。
3 ）在最后5 分钟内通过压力表观察，其压力值下降（或上升）不得超过测量上限值的2 ％。
4 ）差压变送器在进行密封性检查时，高低压力容室连通，并同时引入额定工作压力进行观察。
2、调整前测试1 ．选择与变送器相适应加压装置及压力模块。
2 ．将被检变送器与加压装置、压力模块、福禄克、3051 变送器手操器相连接好。
3 ．按信号量程的25 ％递增，从0 ％到100 ％依次对变送器加压，读取每点电流指示值，作好记录。
4 ．加压至量程的100 ％后逐渐减压，在100 ％到0 ％之间按量程的25 ％递减，观察各点电流值，并作好记录。
5 ．重复步骤3和4一次，将误差较大一次的数据作为最终数据记录。
6 ．检查上述操作中零点和满量程无漂移。
7 ．计算基本误差及回程误差，保留小数位2 位。
8 ．基本误差及回差小于等于量程的±0.5 % （±0.08mA ) ，则此变送器精度合格。
9 ．基本误差及回差大于量程的±0.5 % （±0.08mA ) ，则此变送器精度不合格，需要调整。
罗斯蒙特压力变送器的原理：
将水压这种压力的力学信号转变成电流（4-20mA）这样的电子信号压力和电压或电流大小成线性关系，一般是正比关系，所以，变送器输出的电压或电流随压力增大而增大由此得出一个压力和电压或电流的关系式。
压力变送器的被测介质的两种压力通入高、低两压力室，低压室压力采用大气压或真空，作用在δ元（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。
压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。
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。
罗斯蒙特压力变送器的特点：
1.使用被测介质广泛，可测油、水及与316不锈钢和304不锈钢兼容的糊状物，具有一定的防腐能力。
2.高准确度、高稳定性、选用进口原装传感器，线性好，温度稳定性高。
3.体积小、重量轻、安装、调试、使用方便
4.不锈钢全封闭外壳，防水好。
5.压力传感器直接感测被测液位压力，不受介质起泡、沉积的影响。
罗斯蒙特3051C压力变送器校准调试方法武汉德科玛2014-10-29 11:23:46罗斯蒙特3051C压力变送器的调试校准方法一．准备工作我们知道差压变送器在应用中是与导压管相连接的，通常的做法，需要把导压管和差压变送器的接头拆开，再接入压力源进行校准。
这样是很麻烦的，并且工作和劳动强度大，最担心的是拆装接头时把导压管扳断或出现泄漏问题。
我们知道不管什么型号的差压变送器，其正、负压室都有排气、排液阀或旋塞；这就为我们现场校准罗斯蒙特3051差压变送器提供了方便，也就是说不用拆除导压管就可校准差压变送器。
对差压变送器进行校准时，先把三阀组的正、负阀门关闭，打开平衡阀门，然后旋松排气、排液阀或旋塞放空，然后用自制的接头来代替接正压室的排气、排液阀或旋塞；而负压室则保持旋松状态，使其通大气。
压力源通过胶皮管与自制接头相连接，关闭平衡阀门，并检查气路密封情况，然后把电流表(电压表)、手操器接入变送器输出电路中，通电预热后开始校准。
二.常规差压变送器的校准先将阻尼调至零状态，先调零点，然后加满度压力调满量程，使输出为20mA,在现场调校讲的是快，在此介绍零点、量程的快速调校法。
调零点时对满度几乎没有影响，但调满度时对零点有影响，在不带迁移时其影响约为量程调整量的1／5，即量程向上调整1mA，零点将向上移动约0.2mA,反之亦然。
例如:输入满量程压力为100Kpa,该读数为19.900mA, 调量程电位器使输出为19.900+(20.000-19.900)*1.25=20.025mA.量程增加0.125mA，则零点增加1／5*0．125=0.025.调零点电位器使输出为20.000mA.零点和满量程调校正常后，再检查中间各刻度，看其是否超差?必要时进行微调。
然后进行迁移、线性、阻尼的调整工作。
三.罗斯蒙特3051智能差压变送器的校准用上述的常规方法对智能变送器进行校准是不行的，因为这是由HART变送器结构原理所决定了。
