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壓力變送器的性能以及特點

  • 關鍵詞:壓力變送器
  • 資料類型:png上傳時間:2019年09月20日 13:38
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  • 上傳人:威斯特(上海)傳感器儀表有限公司 進入展臺

壓力變送器是一種將壓力轉換成氣動信號或電動信號進行控制和遠傳的設備。

它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數轉變成標準的電信號(如4~20mADC等),以供給指示報警儀、記錄儀、調節器等二次儀表進行測量、指示和過程調節。

基本介紹

壓力變送器是工業實踐中最為常用的一種傳感器,其廣泛應用于各種工業自控環境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。

壓力變送器有電動式和氣動式兩大類。電動式的統一輸出信號為0~10mA、4~20mA或1~5V等直流電信號。氣動式的統一輸出信號為20~100Pa的氣體壓力。

壓力變送器按不同的轉換原理可分為力(力矩)平衡式、電容式、電感式、應變式和頻率式等,下面簡單介紹幾種壓力(差壓)變送器的原理、結構、使用、檢修和校驗等知識。[2]

壓力變送器的主要作用把壓力信號傳到電子設備,進而在計算機顯示壓力其原理大致是:將水壓這種壓力的力學信號轉變成電流(4-20mA)這樣的電子信號壓力和電壓或電流大小成線性關系,一般是正比關系。所以,變送器輸出的電壓或電流隨壓力增大而增大由此得出一個壓力和電壓或電流的關系式壓力變送器的被測介質的兩種壓力通入高、低兩壓力室,低壓室壓力采用大氣壓或真空,作用在δ元(即敏感元件)的兩側隔離膜片上,通過隔離片和元件內的填充液傳送到測量膜片兩側。

壓力變送器是由測量膜片與兩側絕緣片上的電極各組成一個電容器。當兩側壓力不一致時,致使測量膜片產生位移,其位移量和壓力差成正比,故兩側電容量就不等,通過振蕩和解調環節。

發展歷史

壓力變送器的發展大體經歷了四個階段:

(1)早期壓力變送器采用大位移式工作原理,如水銀浮子式差壓計及膜盒式差壓變送器,這些變送器精度低且笨重。

(2)20世紀50年代有了精度稍高的力平衡式差壓變送器,但反饋力小,結構復雜,可靠性、穩定性和抗振性均較差。

(3)20世紀70年代中期,隨著新工藝、新材料、新技術的出現,尤其是電子技術的迅猛發展,出現體積小巧,結構簡單的位移式變送器。

(4)20世紀90年代科學技術迅猛發展,變送器測量精度提高而且逐漸向智能化發展,數字信號傳輸更有利于數據采集,出現了擴散硅壓阻式變送器、電容式變送器、差動電感式變送器和陶瓷電容式變送器等不同類型。

工作原理

壓力變送器感受壓力的電器元件一般為電阻應變片,電阻應變片是一種將被測件上的壓力轉換成為一種電信號的敏感器件。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的黏合劑緊密地粘合在產生力學應變基體上,當基體受力發生應力變化時,電阻應變片也一起產生形變,使應變片的阻值發生改變,從而使加在電阻上的電壓發生變化。

主要性能

1、使用被測介質廣泛,可測油、水及與316不銹鋼和304不銹鋼兼容的糊狀物,具有一定的防腐能力;

2、高準確度、高穩定性、選用進口原裝傳感器,線性好,溫度穩定性高;

3、體積小、重量輕、安裝、調試、使用方便;

4、不銹鋼全封閉外殼,防水好;

5、壓力傳感器直接感測被測液位壓力,不受介質起泡、沉積的影響。

主要優點

1、壓力變送器具有工作可靠、性能穩定等特點;

2、專用V/I集成電路,外圍器件少,可靠性高,維護簡單、輕松,體積小、重量輕,安裝調試極為方便;

3、鋁合金壓鑄外殼,三端隔離,靜電噴塑保護層,堅固耐用;

4、4-20mADC二線制信號傳送,抗干擾能力強,傳輸距離遠;

5、LED、LCD、指針三種指示表頭,現場讀數十分方便??捎糜跍y量粘稠、結晶和腐蝕性介質;

6、高準確度,高穩定性。除進口原裝傳感器已用激光修正外,對整機在使用溫度范圍內的綜合性溫度漂移、非線性進行精細補償。

選型規則編輯

1.根據要測量壓力的類型

壓力類型主要有表壓、絕壓、差壓等。表壓是指以大氣為基準,小于或大于大氣壓的壓力;絕壓是指以絕對壓力零位為基準,高于絕對壓力;差壓是指兩個壓力之間的差值。

2.根據被測壓力量程

一般情況下,按實際測量壓力為測量范圍的80%選取。

要考慮系統的最大壓力。一般來說,壓力變送器器壓力范圍最大值應該達到系統最大壓力值的1.5倍。一些水壓和過程控制,有壓力尖峰或者連續的脈沖。這些尖峰可能會達到“最大”壓力的5倍甚至10倍,可能造成變送器的損壞。連續的高壓脈沖,接近或者超過變送器的最大額定壓力,會縮短變送器的實用壽命。但提高變送器額定壓力會犧牲變送器的分辨率??梢栽谙到y中使用緩沖器來減弱尖峰,這會降低傳感器的響應速度。

壓力變送器一般設計成能在2億個周期中承受最大壓力而不會降低性能。在選擇變送器時可在系統性能與變送器壽命之間找到一個折中的解決方案。

3.根據被測介質

按測量介質的不同,可分為干燥氣體、氣體液體、強腐蝕性液體、黏稠液體、高溫氣體液體等,根據不同的介質正確選型,有利于延長變送器的使用壽命。

4.根據系統的最大過載

系統的最大過載應小于變送器的過載保護極限,否則會影響變送器的使用壽命甚至損壞變送器。通常壓力變送器的安全過載壓力為滿量程的2倍。

5.根據需要的準確度等級

變送器的測量誤差按準確度等級進行劃分,不同的準確度對應不同的基本誤差限(以滿量程輸出的百分數表示)。實際應用中,根據測量誤差的控制要求并本著使用經濟的原則進行選擇。

6.根據系統工作溫度范圍

測量介質溫度應處于變送器工作溫度范圍內,如超溫使用,將會產生較大的測量誤差并影響變送器的使用壽命;在壓力變送器的生產過程中,會對溫度影響進行測量和補償,以確保其受溫度影響產生的測量誤差處于準確度等級要求的范圍內。在溫度較高的場合,可以考慮選擇高溫型壓力變送器或采取安裝冷凝管、散熱器等輔助降溫措施。

7.根據測量介質與接觸材質的兼容性

在某些測量場合,測量介質具有腐蝕性,此時需選用與測量介質兼容的材料或進行特殊的工藝處理,確保變送器不被損壞。

8.根據壓力接口形式

通常以螺紋連接(M20×1.5)為標準接口形式。

9.根據供電電源和輸出信號

通常壓力變送器采用直流電源供電,提供多種輸出信號選擇,包括4~20mA.DC;、0~5V.DC、1~5V.DC、0~10mA.DC等,可以有232或485數字輸出。

10.根據現場工作環境情況及其他

是否存在振動及電磁干擾等,選型時應提供相關信息,以便采取相應處理。在選型時,其他如電氣連接方式等也可以根據具體情況予以考慮。[5]

安裝說明編輯

在安裝使用壓力變送器前應詳細閱讀產品樣本及使用說明書,安裝時壓力接口不能泄露,確保量程及接線正確。壓力傳感器及變送器的外殼一般需接地,信號電纜線不得與動力電纜混合鋪設,傳感器及變送器周圍應避免有強電磁干擾。

使用說明

日常維護

1、檢查安裝孔的尺寸:如果安裝孔的尺寸不合適,傳感器在安裝過程中,其螺紋部分就很容易受到磨損。這不僅會影響設備的密封性能,而且使壓力傳感器不能充分發揮作用,甚至還可能產生安全隱患。只有合適的安裝孔才能夠避免螺紋的磨損(螺紋工業標準1/2-20UNF2B),通??梢圆捎冒惭b孔測量儀對安裝孔進行檢測,以做出適當的調整。

2、保持安裝孔的清潔:保持安裝孔的清潔并防止熔料堵塞對保證設備的正常運行來說十分重要。在擠出機被清潔之前,所有的壓力傳感器都應該從機筒上拆除以避免損壞。在拆除傳感器時,熔料有可能流入到安裝孔中并硬化,如果這些殘余的熔料沒有被去除,當再次安裝傳感器時就可能造成其頂部受損。清潔工具包能夠將這些熔料殘余物去除。然而,重復的清潔過程有可能加深安裝孔對傳感器造成的損壞。如果這種情況發生,就應當采取措施來升高傳感器在安裝孔中的位置。

3、選擇恰當的位置:當壓力傳感器的安裝位置太靠近生產線的上游時,未熔融的物料可能會磨損傳感器的頂部;如果傳感器被安裝在太靠后的位置,在傳感器和螺桿行程之間可能會產生熔融物料的停滯區,熔料在那里有可能產生降解,壓力信號也可能傳遞失真;如果傳感器過于深入機筒,螺桿有可能在旋轉過程中觸碰到傳感器的頂部而造成其損壞。一般來說,傳感器可以位于濾網前面的機筒上、熔體泵的前后或者模具中。

4、仔細清潔;在使用鋼絲刷或者特殊化合物對擠出機機筒進行清潔前,應該將所有的傳感器都拆卸下來。因為這兩種清潔方式都可能會造成傳感器的震動膜受損。當機筒被加熱時,也應該將傳感器拆卸下來并使用不會產生磨損的軟布來擦拭其頂部,同時傳感器的孔洞也需要用清潔的鉆孔機和導套清理干凈。

正確使用

壓力傳感器使用過程應注意考慮下列情況:

1、防止變送器與腐蝕性或過熱的介質接觸;

2、防止渣滓在導管內沉積;

3、測量液體壓力時,取壓口應開在流程管道側面,以避免沉淀積渣;

4、測量氣體壓力時,取壓口應開在流程管道頂端,并且變送器也應安裝在流程管道上部,以便積累的液體容易注入流程管道中;

5、導壓管應安裝在溫度波動小的地方;

6、測量蒸汽或其它高溫介質時,需接加緩沖管(盤管)等冷凝器,不應使變送器的工作溫度超過極限;

7、冬季發生冰凍時,安裝在室外的變送器必需采取防凍措施,避免引壓口內的液體因結冰體積膨脹,導至傳感器損壞;

8、測量液體壓力時,變送器的安裝位置應避免液體的沖擊(水錘現象),以免傳感器過壓損壞;

9、接線時,將電纜穿過防水接頭(附件)或繞性管并擰緊密封螺帽,以防雨水等通過電纜滲漏進變送器殼體內。

發展趨勢編輯

當今世界各國壓力變送器的研究領域十分廣泛,幾乎滲透到了各個行業,但歸納起來主要有以下幾個趨勢:

1、智能化:由于集成化的出現,在集成電路中可添加一些微處理器,使得變送器具有自動補償、通訊、自診斷、邏輯判斷等功能。

2、集成化:壓力變送器已經越來越多的與其它測量用變送器集成以形成測量和控制系統。集成系統在過程控制和工廠自動化中可提高操作速度和效率。

3、小型化:市場對小型壓力變送器的需求越來越大,這種小型變送器可以工作在極端惡劣的環境下,并且只需要很少的保養和維護,對周圍的環境影響也很小,可以放置在人體的各個重要器官中收集資料,不影響人的正常生活。

4、標準化:變送器的設計與制造已經形成了一定的行業標準。

5、廣泛化:壓力變送器的另一個發展趨勢是正從機械行業向其它領域擴展,例如:汽車元件、醫療儀器和能源環境控制系統。

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