压差变送器工作原理及故障分析-无锡铂睿测控
摘 要：DDZ- Ⅲ型单元组合仪表中的差压变送器，主要用于测量介质的差压、流量、液位等物理量，并把这些物理量转换成 4~20mA
的直流电流信号,作为指示、记录及调器节的输入信号，以实现生产过程中的自动检测和自动调节。
关键词：压差变送器；工作原理；故障分析
由于差压变送器采用了 24V DC 集中供电,4~20mA DC 电流输
出,因此,差压变送器实现了二线制,方便了安装,节省了原料。差压变
送器根据不同场合安全方面的需要,有一般型、隔爆型、安全火花型
三种。考虑到耐压及腐蚀方面的要求,测量元件采用了波纹保护的
双膜片式膜盒结构,材质选用耐腐蚀的不锈钢材料制成。
1 差压变送器的结构及工作原理
1.1 差压变送器的结构
差压变送器的结构由量和转换两大部分组成。
1.1.1 测量部分
测量部分包括正、负压室和测量元件(膜盒)。它的作用是将被测
差压信号转换成与相应的作用力,并作用在主杠杆的下端。
膜盒采用波纹保护的双膜片式。双膜片结构可减小温度的影
响,因为环境温度变化时,每个膜片的有效面积和刚度都变化,但匹
配成对的膜片变化大小相同,方向相反,故可相互补偿,减小了温度
漂移。膜盒内充满硅油,硅油热膨胀系数小,凝固点低,不可压缩,可保
证膜盒的温度性能和耐压性能,使膜盒受压均匀,同时又能起到阻尼
作用,保证整机的稳定性。当膜盒单向受到超过额定的压力时,膜片
与机座接触,两者波纹完全吻合,起到过载保护作用。
1.1.2 转换部分
杠杆系统:杠杆系统包括主杠杆、副杠杆、调零装置、零点迁移
装置、静压调整装置、过载保护装置等。调零装置:由于制造和安装
方向的原因,杠杆系统的平衡状态除受到作用力的影响外,还有一些
其它的附加力的影响,因此在副杠杆下端安装调零弹簧,利用调零弹
簧的作用力,使变送器有真正的零点。零点迁移装置:在实际测量中,
为了正确地选择变送器的量程范围,提高仪表精度,常常采用零点迁
移。实现零点迁移的办法就是在主杠杆上端加一个迁移弹簧,利用
迁移弹簧的作用力,使变送器的输出改变,达到零点迁移的目的。静
压调整装置:由于膜盒两个膜片有效面积不等,主杠杆与轴封膜片安
装不同心,拉条受力不均,装配不当等原因,在静压作用下产生了静
压误差。过载保护装置:当测量力 F1 增加时,反向力也增加,两力大
到一定程度时, 过载保护片将弯曲变形而脱离主杠杆,F1 再增大时,
只加大弹簧片的变形,而矢量机构所承受的力不会再增加,从而起到
过载保护作用。
1.1.3 矢量机构
矢量机构它由矢量板和推板组成。主主杠杆上端的推力作用在
推板上, 矢量机构将该力分解为 F2、F3,F2 在副杠杆上产生一个向上
的推力。
1.2 变压变送器的工作原理
变压变送器是基于力矩平衡原理工作的。当被测压差信号加到
测量元件(膜盒)的两侧时,膜盒将其转换为与差压信号相应的作用
力。此作用力作用于主杠杆的下端,使主杠杆以轴封膜片为支点偏
转,并以力沿水平方向推动矢量机构。矢量机构将推动力 F1 分解成
F2 和 F3。使矢量机构的推板向上移动,并通过十字支承带动副杠杆,
以支点逆时针转动,使固定在副杠杆上的差动变压器的检测片靠近
差动变压器,使两者的间隙发生变化,再通过放大器放大的直流信号
输出。
当输出电流经反馈线圈时产生电磁反馈力,这个电磁反馈力使
副杠杆以支点顺时针转动。当反馈力所产生的反馈力矩与测量部分
产生的输入力矩平衡时,整个机构处于稳定状态。
2 差压变送器的调校及故障处理
2.1 差压变送器的调校
先接好线路和管路。通电 30 分钟后,观察整机工作是否正常,有
无摩擦、卡住等现象。一般在变送器送电的瞬间,差压变送器的输出
先跑******,然后才慢慢地回到零。说明差压变送器基本无问题,可以
进行校验。
2.2 差压变送器的故障及处理
2.2.1 通电后差压变送器无输出
检查方法:短路 E、F 两点,应无输出,说明外部线路断;电源未接
通;反馈线圈断路。如果此差压变送器的输出反向,则电源接反。如罘
短路 E、F 两点时有输出,说明表内低频振荡器、功率放大器、整流滤
波电路有题。测 R4 电阻两端电压 VR4,当 VR4=0.74~1.76V DC 时,说明
低频振荡器及整流滤波路正常,可确定故障发生在功率放大级。如
果 R4 两端电压 VR4
= 0, 说明低频振荡器和整流滤波电路有问题。
可检查 BG1 是否断,D4 是否短路,C4、C5 是否短路等。
2.2.2 通电后差压变送器输出******,用手推平衡锤也降不下来
检查方法:
测 E、F 两端电压 VEF=13V DC,说明不是由于 E、F 短路造成的。
测电阻两端电压,说明振荡器、整流滤波电路无问题,故生在功率放
大器的 BG2、BG3 三极管短路。
2.2.3 通电后差压变送器的输出停留在 2mA 左右,用手推平衡锤
也上不去
检查方法:短路 BG2 的 e、
c 极,差压变送器的输出应******,说明问
题发生在低频振荡器。可检查:感应片位置太高,差动变压器没有进
入工作区。差压变送器的副边 C、D 断线、低频振,荡器不工作。电容
C2 短路,使 BG1 的偏置电路不正常。BG1 三极管坏了。差压变送器原
边或副边的接线接错,不能构成正反馈。
2.2.4 输入信号增加,差压变送器的输出下降
主要原因是反馈线圈和差动变压器副边绕组 LCD 同时接反。
2.2.5 差压变送器输出二位式跳动,调零位时,不能使输出值固定
在某一位置
检查方法:检查反馈线圈是否短路,造成整机无负反馈。检查反
馈线圈是否接反,成为正反馈。反馈线圈与磁钢间摩擦大或有卡住
等现象。调零螺钉和调零弹簧之间有摩擦,以及调零弹簧压的太紧
或太松。
2.2.6 线性不好
原因有:放大器放大倍数太低。机械方面摩擦大,有卡、碰、松等
现象。膜盒线性不好。零点迁移装置安装不合理,迁移弹簧拉的太
紧。过载保护弹黉片在量程上限有脱开现象。矢量机构的推板初始
位置不当。
2.2.7 变差大
原因有:机械方面有螺丝松动现象。反馈线圈与磁钢间有摩擦。
弹性元件本身的变差大。
2.2.8 静压误差大
原因有:主要是装配原因,如主杠杆与轴封膜片不垂直,拉条装配
不好,与主杠杆不在一个平面膜盒两个膜片有效面积不等。
2.2.9 差压变送器输出产生振荡
原因有: 低档时端子板中的 1- 3 端子没短接。高档时端子板中
7- 10 端子没短接。放大器放大倍数过大。由于差压变送器采用了较
为先进的固定支点矢量机构调整量程,使副杠杆的支点可以固定,就
有条件采用平衡重锤,用以提高仪表的耐冲击、耐振动的性能,提高
了仪表的可靠性和稳定性,使仪表的安装角度不限,垂直、倾斜、水平
安装均能保证精度。
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