压力变送器的原理和选型技巧

2020-03-11 13:28:34 凯崎 45

凯崎科技(大连)有限公司成立于2016年中韩合资企业。从事自动化设备、仪器仪表、传感器的技术研发、生产、加工、销售、安装、维修及其软件开发。公司拥有雄厚的技术力量、先进的生产设备、完善的检测仪器及配套设施。经过多年的发展和科学管理,公司各系列产品性能已达到国际先进水平。与国内外很多企业都有长期的互动合作。主营业务包括:流量仪表:电磁流量计(热量计)、超声波流量计(热量计)、超声波水表、涡轮流量计、涡街流量计孔板流量计、科里奥利流量计、热式质量流量计、金属管流量计、转子流量计、旋进漩涡流量计、明渠流量计等。压力仪表:压力变送器、差压变送器、压力表、压力开关料位仪表:超声波液位计、雷达物(液)位计、磁翻板液位计、投入式静压液位计、单/双法兰液位计、浮球液位计/开关、电极液位开关、音叉开关、磁致伸缩液位计、射频导纳液位计/开关等温度仪表:热电阻、热电偶、温度变送器/开关等分析仪表:PH/ORP计、浊度计、电导率、污泥浓度计、污泥洁面仪等工程项目:PLC/DCS等相关自动化工程项目便携式检测仪包括:测厚仪、测振仪、温湿度计、酸碱度控制器、探伤仪、等。广泛应用于石油,化工,机械,电力,冶金,市政,水利,农业灌溉,环保,供暖,供热,锅炉,换热站,军工,水泵等行业。

压力变送器是一种将压力转换成气动信号或电动信号进行控制和远传的设备。 它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号(如4~20mADC等),以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。


基本介绍:

压力变送器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

压力变送器有电动式和气动式两大类。电动式的统一输出信号为0~10mA、4~20mA或1~5V等直流电信号。气动式的统一输出信号为20~100Pa的气体压力。

压力变送器按不同的转换原理可分为力(力矩)平衡式、电容式、电感式、应变式和频率式等,下面简单介绍几种压力(差压)变送器的原理、结构、使用、检修和校验等知识。 [2] 

压力变送器的主要作用把压力信号传到电子设备,进而在计算机显示压力其原理大致是: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。


工作原理:

压力变送器感受压力的电器元件一般为电阻应变片,电阻应变片是一种将被测件上的压力转换成为一种电信号的敏感器件。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的黏合剂紧密地粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。



主要性能:

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。


主要优点:

1、压力变送器具有工作可靠、性能稳定等特点;

2、专用V/I集成电路,外围器件少,可靠性高,维护简单、轻松,体积小、重量轻,安装调试极为方便;

3、铝合金压铸外壳,三端隔离,静电喷塑保护层,坚固耐用;

4、4-20mA DC二线制信号传送,抗干扰能力强,传输距离远;

5、LED、LCD、指针三种指示表头,现场读数十分方便。可用于测量粘稠、结晶和腐蚀性介质;

6、高准确度,高稳定性。除进口原装传感器已用激光修正外,对整机在使用温度范围内的综合性温度漂移、非线性进行精细补偿。



选型规则:

1.根据要测量压力的类型

压力类型主要有表压、绝压、差压等。表压是指以大气为基准,小于或大于大气压的压力;绝压是指以绝对压力零位为基准,高于绝对压力;差压是指两个压力之间的差值。


2.根据被测压力量程

一般情况下,按实际测量压力为测量范围的80%选取。

要考虑系统的最大压力。一般来说,压力变送器器压力范围最大值应该达到系统最大压力值的1.5倍。一些水压和过程控制,有压力尖峰或者连续的脉冲。这些尖峰可能会达到“最大”压力的5倍甚至10倍,可能造成变送器的损坏。连续的高压脉冲,接近或者超过变送器的最大额定压力,会缩短变送器的实用寿命。但提高变送器额定压力会牺牲变送器的分辨率。可以在系统中使用缓冲器来减弱尖峰,这会降低传感器的响应速度。

压力变送器一般设计成能在2亿个周期中承受最大压力而不会降低性能。在选择变送器时可在系统性能与变送器寿命之间找到一个折中的解决方案。


3.根据被测介质

按测量介质的不同,可分为干燥气体、气体液体、强腐蚀性液体、黏稠液体、高温气体液体等,根据不同的介质正确选型,有利于延长变送器的使用寿命。

4.根据系统的最大过载

系统的最大过载应小于变送器的过载保护极限,否则会影响变送器的使用寿命甚至损坏变送器。通常压力变送器的安全过载压力为满量程的2倍。


5.根据需要的准确度等级

变送器的测量误差按准确度等级进行划分,不同的准确度对应不同的基本误差限(以满量程输出的百分数表示)。实际应用中,根据测量误差的控制要求并本着使用经济的原则进行选择。


6.根据系统工作温度范围

测量介质温度应处于变送器工作温度范围内,如超温使用,将会产生较大的测量误差并影响变送器的使用寿命;在压力变送器的生产过程中,会对温度影响进行测量和补偿,以确保其受温度影响产生的测量误差处于准确度等级要求的范围内。在温度较高的场合,可以考虑选择高温型压力变送器或采取安装冷凝管、散热器等辅助降温措施。


7.根据测量介质与接触材质的兼容性

在某些测量场合,测量介质具有腐蚀性,此时需选用与测量介质兼容的材料或进行特殊的工艺处理,确保变送器不被损坏。


8.根据压力接口形式

通常以螺纹连接(M20×1.5)为标准接口形式。


9.根据供电电源和输出信号

通常压力变送器采用直流电源供电,提供多种输出信号选择,包括4~20mA.DC;、0~5V.DC、1~5V.DC、0~10mA.DC等,可以有232或485数字输出。


10.根据现场工作环境情况及其他

是否存在振动及电磁干扰等,选型时应提供相关信息,以便采取相应处理。在选型时,其他如电气连接方式等也可以根据具体情况予以考虑。



正确使用:

压力传感器使用过程应注意考虑下列情况:

1、防止变送器与腐蚀性或过热的介质接触;

2、防止渣滓在导管内沉积;

3、测量液体压力时,取压口应开在流程管道侧面,以避免沉淀积渣;

4、测量气体压力时,取压口应开在流程管道顶端,并且变送器也应安装在流程管道上部,以便积累的液体容易注入流程管道中;

5、导压管应安装在温度波动小的地方;

6、测量蒸汽或其它高温介质时,需接加缓冲管(盘管)等冷凝器,不应使变送器的工作温度超过极限;

7、冬季发生冰冻时,安装在室外的变送器必需采取防冻措施,避免引压口内的液体因结冰体积膨胀,导至传感器损坏;

8、测量液体压力时,变送器的安装位置应避免液体的冲击(水锤现象),以免传感器过压损坏;

9、接线时,将电缆穿过防水接头(附件)或绕性管并拧紧密封螺帽,以防雨水等通过电缆渗漏进变送器壳体内。

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