電容式差壓變送器是20世紀80年代研制開發的新型差壓變送器,它利用單晶硅諧振傳感器,采用微電子表面加工技術,除了保證±0.2%的測量精度外,還可實現抵制靜壓、溫飄對其影響。由于配備了低噪聲調制解調器和開放式通訊協議,目前的電容式差壓變送器可實現數字無損耗信號傳輸。
一、結構及工作原理 變送器主要有檢測部分和信號轉換及放大處理部分組成。 檢測部分由檢測膜片和兩側固定弧形板組成,檢測膜片在壓差的作用下可軸向移動,形成可移動電容極板,并和固定弧形板組成兩個可變電容器C1和C2,結構及電氣原理可見圖6-11。
檢測前,高、低壓室壓力平衡,P1 =P2;按結構要求,組成兩可變電容的固定弧形極板和檢測膜片對稱,極間距相等,C1 =C2。 當被測壓力P1和P2分別由導入管進入高、低壓室時,由于P1 >P2隔離膜片中心將發生位移,壓迫電解質使高壓側容積變小。當電解質為不可壓縮體時,其容積變化量將引起檢測膜片中心向低壓側位移,此位移量和隔離膜片中心位移量相等。根據電工學,當組成電容的兩極板極間距發生變化時,其電容量也將發生變化,即從C1=C2變為C1≠C2。 由電氣原理圖可知,未發生位移時,I1=I2=0;ι1+ι2=ιc;發生位移后,由于相對極間距發生變化,各極板上的積聚電荷量也發生變化,形成電荷位移,此時反映出I1≠ I2,兩者之間將產生電流差,若檢測出其值大小以及和壓差的關系,即可求取流量。 二、變送電流與壓差的關系 ' 設:未發生位移時,按電容定義:
式中 K——比例常數; ε——介電常數; S——弧形板絕對面積; d0-——弧形板和可動極板之間相對平均距離。 當發生位移Δd后,仍按電容定義有:
由圖6-11可看出,在電動勢為e,角頻率為ω的高頻電源驅動下,其充放電流差為:
將C1和C2定義表達式帶入上式,有:
由推導結果可以得出,電流差和可動極板(檢測膜片)中心位移成正比,由于此位移和被測壓差成正比,所以電流差與被測壓差以及流量均成正比。 三、電容式差壓變送器的特點 電容式差壓變送器完全由密封測量元件組成,可消除機械傳動所造成的瞬時沖擊和機械振動。另外高、低壓測量室按防爆要求整體鑄造而成,大大抑制了外應力、扭矩以及靜壓對測量準確度的影響。 |
1. 調查法:回顧故障發生前的打火、冒煙、異味、供電變化、雷擊、潮濕、 誤操作、誤維修。
2. 直觀法:觀察回路的外部損傷、導壓管的泄漏,回路的過熱,供電開關狀態等。
3. 檢測法:
1) 斷路檢測:將懷疑有故障的部分與其它部分分開來,查看故障是否消失,如果消失,則確定故障所在,否則可進下步查找,如:智能差壓變送器不能正常Hart遠程通訊,可將電源從表體上斷開,用現場另加電源的方法為變送器通電進行通訊,以查看是否電纜是否疊加約2kHz的電磁信號而干擾通訊。
2) 短路檢測:在保證安全的情況下,將相關部分回路直接短接,如:差變送器輸出值偏小,可將導壓管斷開,從一次取壓閥外直接將差壓信號直接引到差壓變送器雙側,觀察變送器輸出,以判斷導壓管路的堵、漏的連通性。
3) 替換檢測:將懷疑有故障的部分更換,判斷故障部位。如:懷疑變送器電路板發生故障,可臨時更換一塊,以確定原因。
4)分部檢測:將測量回路分割成幾個部分,如:供電電源、信號輸出、信號變送、信號檢測,按分部分檢查,由簡至繁,由表及里,縮小范圍,找出故障位置。
差壓變送器的選擇
差壓變送器是測量工藝管道或罐體中介質的壓力差,并且通過數據的轉換、開方將測量的差壓值轉換成電流信號輸出。選擇差壓變送器需要知道如下的參數:
1、差壓值
2、介質
3、介質的工作壓力
4、介質的工作溫度
5、是智能還是模擬