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电容式压力(差压)变送器使用说明书


电容式智能变送器
使 用 说 明 书


简 介



第一节 工作原理 ……………………………………………………… 第二节 调 校 …………………………………………………………… 第三节 技术指标 ……………………………………………………… 第四节 安 装 ………………………………………………

…………… 第五节 维 护 …………………………………………………………… 第六节 选型指南 ……………………………………………………… 第七节 开箱和产品成套性 ……………………………………………

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电容式智能变送器

使 用 说 明

简? ? 介
电容式智能变送器(以下简称智能变送器)采用先进的集成电路和表面安装工 艺,在模拟式变送器的基础上增加了通信、查询、测试、组态等功能,它可提高 标定精度,改善环境温度补偿效果,大大提高智能变送器的质量。 1. 智能变送器应用了先进的数字技术及频率相移键控(FSK)技术,提高了整机 性能及可靠性,方便了现场和控制室之间的连接。 2. 智能变送器除具有远程通讯能力外,它还具有本机调量程,调零点按钮, 便于现场安装后的就地调整。 3. 智能变送器电子部件采用先进的集成电路和表面安装工艺,具有通信、查 询、测试、组态等功能。

第一节? 工作原理
1.?工作原理 图1-1是智能变送器的基本工作原理, 下面将叙述其工作原理和各部件的功能。

图1-1? 变送器工作原理方块图

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1.1?“δ”室传感器(敏感元件)

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智能变送器的核心是一个电容式压力传感 器,称为“δ”室(见图1-2)。传感器是一个完 全密封的组件,过程压力通过隔离膜片和灌充 液硅油传到感压膜片引起位移。传感膜片和两 电容极板之间的电容差由电子部件转换成4~ 20mA DC的二线制输出的电信号。
图1-2“δ”室

1.2?线路板模块 智能变送器的线路板模块是一块采用专用集成电路(ASICS)和表面封装技术的 线路板。线路板接收来自传感器的信号并进行修正和线性化。线路板模块的输出 部分将数字信号转换成一个模拟输出信号,并可与HART手操器和上位机软件进 行通信。 1.2.1?A/D转换 A/D转换电路采用16位低功耗集成电路,将解调器输出的模拟量电流转换成 数字量,提供给微处理器作为输入信号。 1.2.2?微处理器 智能变送器的微处理器控制A/D和D/A转换工作,也能完成自诊断及实现数 字通讯。工作时,一个数字压力值被微处理器所处理,并作为数字存储,以确保 精密的修正和工程单位的转换。此外,微处理器也能完成传感器的线性化、量程 比、阻尼时间以及其它功能设定。 1.2.3?EEPROM存储器 -2-

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EE PROM存储所有的组态,特性化及数字微调的参数,存储器为非易失性 的,因此即使断电,所存储的数据仍能完好保持,以随时实现智能通讯。 1.2.4?D/A转换 D/A转换将微处理器送来的经过校正的数字信号转换为4~20mA模拟信号并 输出给回路。 1.2.5?数字通讯 通过一台通讯器,对智能变送器进行测试和组态。或者通过任意支持HART 通讯协议的上位系统主机完成通讯。HART协议使用工业标准的BELL202频率相 移键控(FSK)技术,以1200Hz或2200Hz的数字信号叠加在4~20mA的信号上实现通 讯,通讯时,频率信号对4~20mA的过程不产生任何干扰。

第二节? 调? 校
用户拿到的智能变送器已经根据用户订货的要求进行标定设置。用户可对智 能变送器进行组态和测试。 1.校验和调整 1.1(1)校验变送器时需配备的仪器仪表、设备可参见下表:??
序??号 1 2 3 名? 称 稳压电源 标准电阻 数字电压表 规? 格 24V DC可调 250Ω0.02级 0~6V0.05级 备? 注 纹波系数<0.5%

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标准压力计

浮球式标准压力发生器,精度0.05 级,或活塞式压力计,精度0.05级

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(2)供电电源:?标准型为12V~45V DC,常用供电电源为24V DC,防爆型的为24V DC。 智能变送器的负载特性: 负载特性见图1,它与供电电源有相应关系。当供电 电源为24V时,负载电阻为0~600Ω,当供电电源为21.6V时,负载电阻允许0~ 480Ω范围内(例如: 配电器的内阻为250Ω,安全栅内阻最大为160Ω)。 (3)调整前的准备 在校验和调整之前,按图2中智能变送器外部电路接线图(4~20mA DC连接完毕 后,检查电路的级性和电压,切勿将变送器直接与交流220V电源相接。然后检查 气路的连接是否有泄漏,复核无误后,可接通电源)进行调整。 (4)变送器调整 4.1组? 态 智能变送器使用HART手操器和上位机软件进行组态。组态包括两个方面。 第一,对智能变送器可操作参数的设置,包括:零点和量程设置、线性或息性数 据,以识别智能变送器和对智能变送器作物理描述。这些数据包括:工位号、法兰 类型、法兰材料、填充液、“O”形圈材料等。

图1? 负载限额

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现场导线连接图与电路方框图

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图2? 智能型现场导线的连接

(5)按键使用说明书(新版V2.08)插页 5.1.?LCD?显示功能概述 用户可以通过组态软件 设置LCD显示的变量及显示的 小数位数。参见组态软件 设置部分的“仪表组态”→ “输出特性”。 LCD 支持双变量显示,可 以设置的显示变量包括电流、 主变量百分比和主变量;每个变 量的均可以独立设置显示小数 点位置:0、1、2、3、4。 如果两个显示变量相同,则LCD 只显示一种变量;否则,LCD 将以3 秒的时间 间隔,交替显示所设置的显示变量。 其它显示说明: 若在通讯状态,闪烁显示LCD左上角 若在开方输出,LCD显示 若启动写保护,LCD显示 。 。 。 若固定输出电流,LCD显示FLX 的。

若启动温度显示,在实时正常显示是,LCD左下角,“88”字符显示温度,温度小 -5-

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于-19℃或大于99℃显示 。

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(6)按键功能 通过按键可以调零;零点迁移、量程迁移;设置单位、量程、阻尼。 也可以通过按键查看单位、量程、阻尼等组态数据。 6.1按键功能码速查表 现场使用按键组态时,LCD 左下角“88”字符用于表示当前设置变量类型,也 就是当前按键所执行的设置功能。其对应关系为:
左下角“88”字符显示 0或空 1 2 3 4 5 6 7 设置变量 正常显示 输入操作码(可以直接输入和下面功能对应 的数字,以直接进行相应功能的设置) 设置单位 设置量程下限 设置量程上限 设置阻尼 主变量调零 零点迁移与量程迁移

注:通过输入各个功能对应的操作码,可以快速进入对应功能。例如输入 “5”,直接进入设置阻尼功能。 6.2按键模式说明 本产品支持“双按键”和“三按键”两种操作模式。 “三按键”操作模式:操作更快捷,适用于LCD上具备3个按键的产品。此时Z 键用于进入提示数据设置界面和移位;S键用于进入数据设置界面、增加数字和数 据保存;M键用于数据保存。 “双按键”操作模式:这种操作模式通常用于外部只有2个非接触按键的情 况。此时Z键用于进入提示数据设置界面和移位;S键用于进入数据设置界面、增加 数字和数据保存。 -6-

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6.3数据设置方法

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当左下角的“88”字符显示1~7 时,表明变送器处于现场组态模式,此时可以 通过按键输入密码、修改参数、或者进行迁移。 数据设置过程中,“S”键用于调整数字和小数点,“Z”键用于移位,“M”键 用于保存。 设置过程如下: 1.按下S键进入数据设置界面,同时符号位开始闪烁,表示可修改符号位。 2.若再次按下S键,可以切换数据的正负(正号用上箭头表示)。 3.按下Z 键,第一位数字位开始闪烁,表示可修改,此时长按或连续多次按下S 键,设置数字在0~9 之间循环。 4.再次按下Z 键,可依次设置第二位到第五位数字,设置方法与第一位完全相 同。 5.设置完第五位数字后,按下Z 键,开始设置小数点。四个小数点同时开始闪 烁,表示可以设置小数点,此时按S 键,小数点位置循环切换。 6.小数点设置完成后,按下Z 键,左下箭头开始闪烁,表示可以保存设置。 7.按下S 键,保存设置;按下Z 键,符号位开始闪烁,可重新开始设置数据。 注:若为“三按键”操作模式,在数据设置过程中,任何时刻都可以按下M键,以 快速保存设置,而不必等到下箭头闪烁时才可以保存设置。

7.按键操作说明 7.1主变量调零(清零)功能 在实时正常显示状态,同时按下“M”+“Z”键,并保持5 秒,直接进入主变量 调零功能。 注:1.只有在软件版本1.4 之后的电路板,才支持通过“M ”+“Z ”快速进入 功能; -7-

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2.对于早期版本,需要输入操作码“2 ”后进入设置功能;或者输入操作码 “6 ”后直接进入。 在进入“主变量调零”功能后,左下角的功能码显示“6”,中间显示当前的主 变量值,下方区域显示“YES”或者“NO”。 当显示“YES”时,按下“M”或者“Z”键,执行“主变量调零”操作。执 行此功能后,输出压力为“0”。 当显示“NO”时,按下“M”或者“Z”键,结束“主变量调零”操作。 按下“S”键,可以在“YES”和“NO”之间进行切换。 7.2组态功能 7.2.1功能概述 在实时正常显示状态, 按下Z键能进入组态数据设 置状态。 在进入这个状态 后,LCD 左下角显示“01”, 提示输入操作码。输入不 同的操作码,则进入不同的功能设置界面。相应功能设置完成后,自动进行循环设 置。 按2.2数据设置方法中所述可完成操作码输入,量程上下限和阻尼设置。 说明: 若为两键设置模式,在下箭头闪烁时,按下S 键,实现M 键保存功能。 若设置数据超限,LCD显示“OVER”,此时按下S键或Z键可以重新设置。
左下角“88”字符显示 2 3 5 6 设置变量 设置单位 设置量程下限 设置阻尼 主变量调零

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在组态数据设置完成并回到正常显示状态下,若用户在10秒钟内再次按下Z 键,则重新开始组态设置过程,并且略过输入码验证步骤。 进入组态数据设置后,若2 分钟内无按键按下,则返回正常显示。 如果在“功能1”,输入操作码后,执行如下功能: 输入“××××2”(即前面4 位可以为任意数),则进入单位设置。 输入“××××3”(即前面4 位可以为任意数),则进入量程下限设置。 输入“××××5”(即前面4 位可以为任意数),则进入阻尼设置。 输入“××××6”(即前面4 位可以为任意数),则进入主变量调零。 如果输入其它数据,则返回正常显示。这样可以避免人为的误操作。 7.2.2设置单位 单位设置流程图如图3.3-2 所示。LCD 右下角显示当前选中的单位。 1)按下“S”键,依次选择主变量单位;(k P a、T o r r、a t m、M P a、i n H O、 inHG、ftHO、mmHO、mmHG、psi、bar、mbar、gcm、kgcm、Pa 等,参见下图) 2)按下“Z”键或者“M”键,确认当前选择的主变量单位,并且直接进入“量 程下限设置”功能界面。 说明: 显示单位“I4H2O”表示:4 摄氏度英寸水柱; 显示单位“m4H2O”表示:4 摄氏度毫米水柱; 7.2.3设置量程和阻尼 设置量程时,必须首先输入“量程下限”,然后输入“量程上限”。 设置量程过程中,左下角的操作码显示“03”或者“04”,分别对应输入“下 限”和“上限”。量程下限输入完毕后,自动进入“量程上限”的设置。 数据的输入方法,参见“2.2 数据设置方法”。 7.3.3组态数据浏览 在实时正常显示状态,按下S键能快速浏览组态数据,浏览顺序同组态数据设置 流程图 -9-

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(8)按键使用说明书(新版V2.10)插页 8.1.显示 用户可以通过组态软件设 置LCD显示的变量及显示的小数 位数。参见组态软件设置部分的 “仪表组态”→“输出特性”。 LCD支持双变量显示,可以设置 的显示变量包括电流、主变量百 分比和主变量;每个变量的均可 以独立设置显示小数点位置:0、 1、2、3、4。 如果两个显示变量相同, 则LCD只显示一种变量;否则, L C D将以3秒的时间间隔,交替 显示所设置的显示变量。 其它显示说明: 若在通讯状态,闪烁显示LCD左上角的 若为开方输出,LCD显示 若固定输出电流,LCD显示 若启动写保护,LCD显示 于-19℃或大于99℃显示 8.2.现场组态 现场组态能实现零点调整、设置量程零点和量程满度。 8.2.1按键说明 。 。 。 。 。

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若启动温度显示,在实时正常显示时,LCD左下角“88”字符显示温度,温度小

本产品有一个“M”键和一个旋码开关,功能如下: “M”键用于切换模式。 长按“M”键用于调整零点。 旋码开关用于调整数值,顺时针旋转,增加输出;逆时针旋转,减少输出。 注:零点调整的速度与旋转旋码开关的速度有关,快速旋转旋码开关实现粗调,慢 速旋转旋码开关实现微调。 - 10 -

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8.3零点调整 8.3.1通过旋码开关调整零点

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在实时正常显示模式下,调整旋码开关,进入零点调整模式。零点调整的分辨 率最小为1微安。停止旋转旋码开关30秒后自动保存设置值,返回到实时正常显 示模式。注: 1. 顺时针旋转,增加输出;逆时针旋转,减少输出。 2. 零点调整的速度与旋转的速度有关,快速旋转旋码开关实现粗调,慢速旋 转实现微调。 8.3.2通过按键上的“M”键调整零点 在实时正常显示模式下,长按“M”键,直到液晶显示“ZERO”,进入零点调整 模式。 继续长按“M”键,直到液晶显示“SZERO”后释放“M”键,则将当前的压力 值调整为零,并返回到实时正常显示模式。 8.4设置量程零点和量程满度 8.4.1设置量程零点 在实时正常显示模式下,按“M”键,进入量程零点设置模式,液晶显示变量为 “百分比”,提示符为“LRV_S”。 外加稳定的压力,旋转旋码开关调整量程零点,分辨率为0.01%。调整时,量程 不变。 调整完后,按“M”键,进入量程满度设置模式,液晶上显示“URV_S”。【必 须按下,否则不保存】 如果不按“M”键,30秒后自动退出量程零点设置模式,返回实时正常显示模 式,不保存设置数据。 8.4.2设置量程满度 在量程零点设置模式,按“M”键,进入量程满度设置模式,液晶显示变量 为“百分比”,提示符为“URV_S”。 外加稳定的压力,旋转旋码开关调整量程满度,分辨率为0.01%。调整时, 量程零点不变。 调整完后,按“M”键,保存设置数据并返回实时正常显示模式。【必须按 下,否则不保存】 如果不按“M”键,30秒后自动退出量程满度设置模式,返回实时正常显示 模式,不保存设置数据。 - 11 -

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9.?使用 9.1?使用前的准备工作

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(1)差压智能变送器在测量非腐蚀性气体时,不需充灌任何液体,但在测量液 体、蒸汽及应用隔离容器测量腐蚀性介质时,连接管路及智能变送器本身体必须仔 细地充液。在测量非腐蚀性液体时,用被测液体充灌,在测量非腐蚀性蒸汽时,用 蒸汽的冷凝水充灌。所选择的保护液体,不应与被测液体起反应及混和,也不应 与膜片材料及智能变送器的其它零件起反应。 充灌液体步骤如下: 用一根橡皮管套在接智能变送器底部的管接头上,橡皮 管的另一端接一不小于1升容积的容器,其中装满充灌用的液体。准备就绪后, 关闭平衡阀,打开正、负腔封闭阀,拧松上述管接头1~2圈,举起盛有液体的容 器,高于智能变送器,液体流入智能变送器工作腔,直至液体经智能变送器上方 的封闭阀流出,且不含气泡,方可旋紧管接头,再用同样的方法充灌另一工作 腔,两腔均充灌好后,打开平衡阀,继续加液,排出平衡阀附近的空气。 至于导压管路的充灌,应按相应的规程进行。 远传差压智能变送器不需充灌液体。 (2)智能变送器在安装之前,应按上述原则选择安装的地方。导压管路应该吹 洗干净后,方可与智能变送器连接。 9.2?投入工作的步骤 (1)在测量非腐蚀性气体及液体流量时,先打开位于节流装置处的两封闭阀, 再打开平衡阀,然后缓慢地打开智能变送器正压腔上的封闭阀和负压腔上的封闭 阀,随后关闭平衡阀,即可进行工作。 (2)在应用冷凝容器或隔离容器测量蒸汽或腐蚀性介质时,先打开位于节流装 置处的两封闭阀,关闭平衡阀,而后缓慢地打开智能变送器正压腔上的封闭阀和 负压腔上的封闭阀,即可进行工作。 - 12 -

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9.3?使用中应注意的问题

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(1)只有严格遵守本说明书规定的基本参数(如量程、压力、温度、导压管直径 等),智能变送器才能保证准确使用。 (2)导压管路充灌液体时,难免管路中仍留有气泡,因此常会引起智能变送器 在开始工作的几个小时内,指示不准。建议智能变送器投入工作后,在一定的时 间敲击导压管路几次; 并在接通智能变送器的第二天再让记录仪表开始工作。 (3)在正常的情况下,不希望仪表在刻度的30%以下工作,否则节流装置必须 重新计算并更换(指测量流量时)。 (4)智能变送器投入工作后,以及在使用过程中,必须定期检查并调整零位, 在检查零位时,关闭封闭阀与打开平衡阀的次序与上述相反。 (5)智能变送器在使用过程中应定期检查它的精确性。检查时由变送中放出充 灌的液体,负压腔与大气相连,检查压力通人正压腔,记下显示仪表的指示值与 标准值相比较。 (6)智能变送器在运行时或暂时不运行时,都应防止与智能变送器接触的被测 液体(或隔离液)结冰。冰冻使智能变送器不能正常工作,甚至严重损坏智能变送器 的测量部件,因此事先应采取保温防冻等措施。 (7)智能变送器是一个对地耦合的电容,不应用高电压兆欧表测量绝缘电阻, 只能用100V的兆欧表。 (8)安装使用远传差压智能变送器时另需特别注意的是: (a)智能变送器传压系统中的螺栓或螺钉(外接法兰用螺栓除外)在使用中绝对不 准拧松,否则可能导致传压系统中的硅油泄漏,使智能变送器失效; (b)检查或更换智能变送器时切勿用硬物碰钳触压力测量头上的隔离膜片,以免 损伤或变形,且不宜用酸性或含有氯离子的溶液清洗膜片。

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第三节? 技术指标
1.功能参数 使用介质: 液体、气体和蒸汽。 测量范围: 见表6-l中的“量程范围”。 输出信号: 二线制4~20mA直流信号上叠加HART数产信号,由用户自由选择 线性输出或开方输。 (开方输出曲线详见图3-1)

图3-1开根输出曲线

供电电源:? 供电电源为12~45VDC,一般工作电源为24VDC。 负? ? 载: 电路板的最大负载电阻R L为: R L=(Vs-12V)/0.023A,式中RL: 最大负载 电阻Ω,通讯时RL最大为600Ω; Vs: 供电电源电压V。

图3-2??负载特性图

输出指示器:? a.指针指示器: 现场指示输出电流,线性指示0~100%。 b.液晶显示器: 31/2位,字高13mm,输出按百分数显示。 量程和零位: 智能变送器可以通过就地按钮调整或通过采用HART通讯器进行远程 调整。 正负迁移: · 差压智能变送器: 最大正迁移量为测量范围上限值(URL以下同)与测量量程 之差;最大负迁移量为URL。 · 压力智能变送器: 最大正迁移值为URL与测量量程之差。 · 绝对压力智能变送器: 最大正迁移量为URL与测量量程之差;无负迁移。 - 14 -

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故障报警: 自诊断程序检测出故障,模拟输出高于22mA或低于3.9mA报警, 报警高低标志可通过电子部件开关进行选择。 变送器状态写保护:拨动电子部件上开关可以防止智能变送器组态的改变。 温度范围: 电子线路: -40~+85℃ 敏感元什(充硅油): -40~+104℃ (充惰性油): -184~+71℃ 储藏温度:? -40~+55℃ 启动时间: 最大阻尼时<2s 容积吸取量: <0.16cm3 阻? ? 尼: 电气阻尼为0~16s,可按0.1s间隔调整,敏感元件(充硅油)固有 时间0.2s,量程代号3阻尼时间为0.4s。 2.技术参数 (在无迁移、参比条件、充硅油和隔离膜片为316L不锈钢情况下) 精? 确? 度: 对DP、GP智能变送器量程代号4~8量程比10∶1时为±0.2%,其它. 智能变送器和量程范围均为±0.25%。 稳? 定? 性: 十二个月内不超过智能变送器精度。 温度影响: (对于DP、GP类智能变送器,量程代号4~9、0); 总误差<±0.3最大量程限值,每变化10℃; 其他智能变送器和其他量程,以上误差值将增加一倍。 静压影响:? DP类: 对于14MPa,±0.25%最大量程限值或±0.5%(量程代号为3),在 管道压力下通过调零给予校正。 HP类: ±0.2%最大量程限值,对于32MPa,在管道压力下通过调零给予校正。 振动影响: 0.1%最大量程限值,10~55Hz,S=0.15mm,在任何方向上。 电源影响: 小于0.005%输出量程/V。 安装位置影响: 当工作膜片不是垂直时,可能产生不大于0.2kPa的零位系统 误差,但此误差可通过调整零位来消除,对量程无影响。 结构材料: 压力容室、接头、泄放阀、隔离膜片等与介质接触的零件材料见各种 型号的“订货型号规格”表。 ·螺栓为不锈钢 ·电气外壳为低铜铝合金 ·电气外壳表面涂层为环氧喷塑 导压连接: 在压力容室上连接螺孔为 l / 4 -18N P T,引压接头上的连接螺孔为 l / 2 14NPT,其中心距可通过改变连接块予以改变(51、54、57mm)。 电气连接: 智能变送器壳体有2个M20×1.5螺孔,用以连接电缆管,壳体 内有接线端和测量垫片,用以测试。如与通讯器相连时,则必 须固定在测量讯片上。 重? ? 量: 约3.5kg(不包括附件,带法兰智能变送器除外)。 防? ? 爆: 1.隔爆型ExdⅡCT4 2.本质安全型ExiaⅡCT6 - 15 -

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第四节? 安? 装
1.概述 智能变送器可以用来测量流量、液位和应用于其它要求精确测量差压、压力 的场合。 智能变送器和导压管安装的正确与否,直接影响其对压力测量的精确程度。 因此,掌握智能变送器和导压管的正确安装是非常重要。 由于工艺流程的需要,以及有时为了节约导压管材料等经济的原因,智能变 送器经常安装在工作条件较为恶劣的现场,为了尽可能减少智能变送器工作条件 的恶劣程度,智能变送器应尽量安装在温度梯度和温度变化小,无冲击和振动的地 方。
注意! ????被测介质不容许结冰,否则将损伤传感元件隔离膜片,导致变送器损坏。

2.变送器安装形式 图4-1为变送器安装形式图(用户可选)

图4-1a弯支架装带三阀组? 支架订货号B1

图4-1b? 板管装弯安装板B2? 图4-1现场安装形式

图4-1c? 管装平安装板B3

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3.?变送器外形尺寸 图4-2和4-3为智能变送器外形尺寸图

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图4-2DP/HP/GP/AP型变送器外形尺寸图

测量范围(代码) M(mm)

2,3,4,5 54

6,7 55.6

8 57.2

9 57.9

0 59.1

图4-3法兰式液位变送器外形尺寸图 上图中DD1ndAB尺寸见下表

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标称法兰 尺寸 3″ 4″ 法?兰?尺?寸(mm) 厚度 外径 A D 30 190 30 229

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螺栓孔 直径 分布直径 d(mm) D1(mm) 19 152 19 191

B 66 89

C 127 157

数 目 4 8

4.?导压管 下列资料对智能变送器的正确安装是非常重要的。安装位置,蒸汽测量和减 少误差的方法等要求如下: 4.1安装位置 智能变送器在工艺管道上的正确的安装位置,与被测介有关。为了获得最佳 的安装,应注意考虑下面的情况: 1. 防止智能变送器与腐蚀性或过热的被测介质相接触。 2. 要防止渣滓在导压管内沉积。 3. 导压管要尽可能短一些。 4. 两边导压管内的液柱压头应保持平衡。 5. 导压管应安装在温度梯度和温度波动小的地方。 测量液体流量时,取压口应开在流程管道的侧面,以避免渣滓的沉淀。同时 智能变送器要安装在取压口的旁边或下面,以便气泡排入流程管道之内。 测量气体流量时,取压口应开在流程管道的顶端和侧面。并且智能变送器应 装在流程管道的旁边或上面,以便积聚的液体容易流入流程管道之中。 使用压力容室装有泄放阀的智能变送器,取压口要开在流程管道的侧面。被 测介质为液体时,智能变送器的泄放阀应装在上面,以便排出渗在被测介质中的 气体。被测介质为气体时,智能变送器的泄放阀应装在下面,以便排放积聚的 液体(见图4-4)。压力容室转动180°,就可使泄放阀位置从上面变到下面。

图4-4现场安装

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4.2蒸汽的测量

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测量蒸汽流量时,取压口开在流程管道的侧面,并且智能变送器安装在取压 口的下面,以便冷凝液能充满在导压管里。 应当注意,在测量蒸汽或其它高温介质时,其温度不应超过智能变送器的使 用极限温度。 被测介质为蒸汽时,导压管中要充满水,以防止蒸汽直接和智能变送器接 触,因为智能变送器工作时,其容积变化量是微不足道的,所以不需要安装冷凝 罐。 4.3减少误差 导压管使智能变送器和流程工艺管道连在一起,并把工艺管道上取压口处的 压力传输到智能变送器。在压力传输过程中,可能引起误差的原因如下: 1) 泄漏; 2) 磨损损失(特别使用洁净剂时); 3) 液体管路中有气体(引起压力误差); 4) 气体管路中存积液体(引起压力误差); 5) 两边导压管之间因温差引起的密度不同(引起压力误差); 减少误差的方法如下: 1) 导压管应尽可能短些; 2) 当测量液体或蒸汽时,导压管应向上连到流程工艺管道,其斜面应 不小于1/12; 3) 对于气体测量时,导压管应向下连接到流程工艺管道,其斜度应不 小于1/12; 4) 液体导压管道的布设要避免中间出现高点,气体导压管的布设要避 免中间出现低点; 5) 两导压管应保持相同的温度; 6) 为避免磨擦影响,导压管的口径应足够大; 7) 充满液体的导压管中应无气体存在; 8) 当使用隔离液时,两边导压管的液体要相同; 9) 采用洁净剂时,洁净剂连接处应靠近工艺管道取压口,洁净剂所经 过的道路,其长度和口径应相同,应避免洁净剂通过智能变送器。 5.?安? 装 - 19 -

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使 用 说 明

? ? 智能变送器可以直接安装在测量点处,可以安 ? 在墙上,或者使用安装板(智 能变送器附件)夹拼在2″(约?50mm)的管道上。 ? ? 智能变送器压力容室上的导压连接孔为1/4-18NPT螺纹孔,接头上的导压连 接孔为1/2-14NPT锥管螺纹,根据需要选购引压接头1/2-14NPT锥管螺纹连接的 过渡接头。智能变送器可以轻而易举地从过程管道上拆下,方法是拧下固紧接头 的两个螺栓。转动连接块,可以改变两个连接孔的中心距。中心距有三种尺寸: 51mm,54mm和57mm。智能变送器可以直接安装在孔板环室、法兰上或通过安装 支架直接装在过程管道上。 为了确保接头的密封,在固紧时应按下面步骤操作,两只紧固螺栓应交替 用板手均匀拧紧,其最后拧紧力距大约为40N·m(29bf.ft),切勿一次拧紧某一只 螺钉。有时为了安装上的方便,智能变送器本体上的压力容室可转动。只要压力 容室处于垂直面,则智能变送器本体的转动不会产生零位的变化。如果压力容室 水平安装时(例如在垂直管道上测量流量时),必须消除由于导压管高度不同而引 起的液柱压力的影响,即重新调零位。 6.?接? 线 信号端子设置在电气盒的一个独立舱内。在接线时,可拧下接线侧的表 盖。上面的端子是信号端子,下面的端子是指示表连接图端子(见图4-5)。下面端 子上的电流和信号端子上的电流一样,都是4~20mADC。电源是通过信号线接到智能 变送器的,不需要另外的接线。 信号线可采用双绞线。在电磁干扰较严重的场合,建议使用屏蔽导线,并 妥善接地。信号线不要与其它电源线一起穿金属管或放在同一线槽中,也不要在 强电设备附近通过。 智能变送器电气壳体上的穿线孔,应当密封或者塞住(用密封胶),以避免电 气壳内潮气积聚。如果穿线孔不密封,则安装智能变送器时,应使穿线孔朝下, 以便排除液体。 信号线可以浮空或在信号回路中任何一点接地,智能变送器外壳可以接地 或不接地。 因为智能变送器通过电容耦合接地,所以检查绝缘电阻时,不能用高于 100V的兆欧表,电路检查应采用不大于45V的电压。

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图4-5连接图

6.1?快速采样计算机的滤波方法 电容传感器要求用交流电流去检测电容信号,交流电流由一个32kHz频率的 振荡器产生。该电流通过传感器中的测量电容耦合至智能变送器壳体。因为这种 耦合方式,会使负载上可能出现一个交变干扰信号,其大小取决于所选择的接地 的方式(见图4-6)。

图4-6a非接地系统 附加电压: 12~22m Vp-p32kHz 影响: 最大为量程的0.01% 图4-6b电源负端和负载之间接地 附加电压: 35~60mVp-p 影响: 最大为量程的0.03% 图4-6C智能变送器的正端和电源之间接地 附加电压: 35~60mVp-p 影响: 最大为量程的0.03% 图4-6d智能变送器负端和负载之间接地 附加电压: 500~600mVp-p 影响: 最大为量程的0.27%
图4-6接地时快速采样计算机在精度上的影响

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使 用 说 明

在负载上出现的这个交流附加电压是一种高频噪音信号,对大多数仪表是没 有影响的,但是当计算机采样周期较短时,如按图4-6d的电路接线,则计算机 会检测到一个较大的噪音信号,为了滤除这一噪音信号,必须在负载两端接一个 1uF大电容或一个32kHz频率的LC滤波器。计算机的连接和接地方法如图4-6a图 4-6d所示时,噪音电压的影响不明显,所以不需加滤波器。 7.?危险场所的安装 危险场所必须使用防爆型智能变送器,防爆型智能变送器是智能变送器的变型 产品,工作原理及基本结构与智能变送器相同。 防爆型智能变送器有本质安全型和隔爆型两种。隔爆型和本质安全型仪表符 合GB3836.1-2000《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》的规定。 智能变送器隔爆型的壳体内部能够承受发生爆炸压力,内部发生爆炸并不引 起外部规定的爆炸性混合物爆炸,其标志为d符合GB3836.2-2000《爆炸性环境用 防爆电气设备隔爆型电气设备“d”》的规定,防爆等级为ExdsⅡCT4。 智能变送器本安型:指电路系统在正常工作或规定的故障状态下产生的点火花 和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物,其标志为ia符合GB3836.4-2000《爆炸 性气体环境用电气设备本质安全型“i”》的规定,防爆等级为Exia ⅡCT6。智能 变送器与装在控制室里的关联设备安全栅配套使用组成本质安全型防爆系统。

EX

d

ⅡC

T4
温度组别 爆炸性混合物级别Ⅱ类C级 隔爆型 防爆标志

EX

ia

ⅡC

T6
温度组别 爆炸性混合物级别Ⅱ类C级 本安型 防爆标志

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隔爆结构 所有的防爆型智能变送器的电气部件和线路板 都置于防爆壳体之内(见图4-7)。即使仪表因故障而 产生火花内部爆炸现象,由于仪表壳体具有足够的 机械强度和隔爆性能,不但不会损坏隔爆外壳,而 且也不能使壳体外的爆炸性混合物爆炸。 智能变送器隔爆型的结构件按防爆标准进行严 格的检查和试验,包括接线端子基体(耐弧塑料制 成)、出线口采用防水引入装置、电子壳体、盖子、 表蒙、“O”形圈等。

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图4-7隔爆结构

智能变送器隔爆型电缆的引入采用防水引入装置,另一侧的耐压密封螺纹用 密封塞封死,智能变送器隔爆型在出厂之前,此隔爆壳体的耐压密封螺纹处要经 过密封水压试验,因此用户不得自行拆卸,若拆卸重装时需做耐压密封试验。 8.液位测量 用来测量液位的差压智能变送器,实际上是测量液柱的静压头。这个压力由 液位的高低和液体比重所决定,其大小等于取压口上方的液面高度乘以液体的比 重,而与容器的体积或形状无关。 8.1液位测量 8.1.1?开口容器的液位测量 测量开口容器液位时,智能变送器装在靠近容器的底部,以便测量其上方液 面高度所对应的压力。如图4-8所示。容器液位的压力,连接智能变送器的高压 侧,而低压侧通大气。如果被测液位变化范围的最低液位,在智能变送器安装处 的上方,则智能变送器必须进行正迁移。

图4-8? 开口容器液体测量举例

8.1.2?密闭容器的液位测量 在密闭容器中,液体上面容器的压力影响容器底部被测的压力。因此,容器 底部的压力等于液面高度乘以液体的比重再加上密闭容器的压力。 为了测得真正的液位,应从测得的容器底部压力减去容器的压力。为此,在 - 23 -

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使 用 说 明

容器的顶部开一个取压口,并将它接到智能变送器的低压侧,这样容器中的压力 就同时作用于智能变送器的高低压侧。结果所得到的差压就正比于液面高度和 液体的比重的乘积了。 1)干导压连接 如果液体上面的气体不冷凝,智能变送器低压侧的连接管就保持干的,这种 情况称为干导压连接。决定智能变送器测量范围的方法与开口容器液位的方法相 同(见图4-8)。 2)湿导压连接 如果液体上面的气体出现冷凝,智能变送器低压侧的导压管里会渐渐地积存 液体,就会引起测量的误差。为了消除这种误差,预先用 某 种 液 体 灌 充 在 智 能 变送器的低压侧导压管中,这种情况称为湿导压连接。 上述情况,使智能变送器的低压侧存在一个压力,所以必须进行负迁移(见 图4-9)。 8.1.3?用吹气法测量液位 测量开口容器的液位,也可用“吹气法”。此时,智能变送器安装在开口容器 的上方(见图4-10)。整个装置由气源、稳压阀、恒定流量计、智能变送器和插入 容器下面的管子组成。因为通过管子的气体的流速是恒定的,所以保持气体恒定 流动的压力(即送入智能变送器的压力)就等于管口处到液面-垂直距离乘以液体的 比重。

图4-9? 开口容器液体测量举例

图4-10? 开口容器液体测量举例

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使 用 说 明

第五节? 维? 护
1.概? 述 智能变送器无可动机械部件,很少需要定期维护,其调整或改变测量范围的 步骤已在前面章节中作了叙述。 本节介绍传感器组件的测试方法,整机拆卸和重新装配的步骤和故障排除 指南。 1.1?传感器组件的测试 传感器组件有故障,不能在现场修理,只有更换。如果没有发现诸如隔离膜 片损坏或漏油那样的现象,则必须更换传感器组件。 2.拆卸步骤 2.1?拆卸传感器本体 1)在拆卸传感器本体之前,要先把智能变送器从工艺管道上拆下来 2)拧下四个螺栓,便可取下正、负压力容室;(注意小心不要划伤或碰坏隔离膜 片。) 3)清洗隔离膜片时要用软布浸过中性清洁剂,然后用清水清洗; (注意不能用任 何氯化物溶液或含酸的溶液清洗。) 4)为了安装上的方便,接头和正负压力容室可以转动或反装。 5)重新装配后需要进行温度循环以保证其性能。重装传感器本体的步骤中包 括这一步。 2.2?电气盒 1)拧下接线端子侧的表盖就可触及信号端子(电源端子),它们牢牢固紧的电气 盒内。 2)拧下电路侧的表盖,就可以触及电子部件和显示表头。应养成一种良好习 惯,先断开电源,再取下电路侧的表盖。 - 25 -

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2.3?传感器组件与电气盒的分离 1)拆下电子部件和表头。 2)松开锁紧螺钉。

使 用 说 明

3)小心地将传感器引出线插针从电气盒上的插座中拉出小心!不要损坏组件 上的引线,请要特别注意,在拧下传感组件时,不要将组件的隔膜片碰坏。 4)传感器是整体焊接部件,不能再分解了。 3.重装步骤 3.1?准备工作 1)检查所有的密封“O”型圈,如有必要须更换“O”型圈。在这些“O”型圈 上涂一层薄薄的硅脂,以保证其良好的密封性能。 2)检查连接螺纹。由于隔爆要求,必须保证至少有5圈完好无伤的、能充分啮 合的螺纹。 3.2?电气盒与传感器组件的连接 1)将传感器组件引出线插座穿入电气盒内。 2)在传感器组件的连接螺纹上涂上密封剂,以保证牢固的水密封。 3)传感器拧入电气盒中时,要有5圈螺纹完全啮合,注意,不要损坏或绞紧传 感器的引出线。 4)为便于安装,应注意传感器组件高、低压侧的取向。 3.3?电气盒 1)检查电路板,看它们是否清洁。 2)连接板上的插头座必须保证清洁。 3)拧紧电子部件上两颗紧固螺钉。 3.4?流程传感器本体 1)小心地把“O”型圈放在隔离膜片周围 2)按所需取向放好压力容室,并用手指拧紧四个螺栓 - 26 -

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3)按以下步骤使压力容室均衡地座落在传感器壳体上 a.用手指拧紧所有螺栓 b.拧紧一个螺栓直到压力容室落座 c.在对角的一对螺栓上施加力矩 d.在第一对螺栓上施加力矩 e.在另一对螺栓上施加力矩 f.检查压力容室座落在传感器的情况,确定压力容室没有翘起 g.检查四只螺栓是否牢固地拧紧到40 N.m

使 用 说 明

h.对测量代码2、3的智能变送器,在校验这前,要实施二个温度循环,循环 温度应超过所要求的工作温度范围。 3.5?现场指示表头 先将液晶显示模块用螺钉连接正负极旋紧固定,此时液晶屏幕上有数字输出 表示连接正常,用户可以根据需要用短路线和调整螺钉来设置小同型式的输出。 3.6?零部件的互换 有些机械零件,如压力容室、接头、电气盒室、表盖和安装架,各仪表之间 无论量程、校验、输出信号如何,都可通用互换。

4.故障检修 在智能变送器故障情况下,下述步骤可帮助找出问题原因。同时可帮助决定是 否需要拆下来修理。这些资料帮助诊断和修理三大基本故障症状,对每种症状,先 处理最容易检查的条件,如无法修理请同本厂服务中心联系。 - 27 -

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4.1?输出过大 可能的原因和解决的方法: 1) 一次元件(如孔板等)检查一次元件的范围 2) 导压管 a. 检查导压管是否泄漏或堵塞 b. 检查截止阀足否全开

使 用 说 明

c. 检查气体导压管内是否存有液体,液体导压管是否有气体 d. 检查智能变送器压力容室内有无沉积物 e. 检查导压管内液体、比重是否改变 3) 智能变送器的电气连接 a. 保证接插件接触处清洁和检查传感器连接情况 b. 检查电源电压是否在12~45VDC范围内 4) 智能变送器的电路故障 a. 用HART通讯器进入“Self Test”模式以判明电子部件的失效 b. 更换有故障的电子部件 5) 传感器组件 参照本节传感器组件的检查 6) 电源 检查电源的输出是否符合所需电压值 4.2?输出过小或无输出 可能的原因和解决的方法 1) 一次元件 a. 检查元件的安装及工作条件 b. 检查被测介质的特性是否变化,它可能影响输出 2) 接线回路 a. 检查加到智能变送器上的电压是否正常 b. 检查回路是否短路或多点接地 c. 检查回路连接的正负极性 d. 用HART通讯器进入“Loop Test”模式检查回路阻抗是否符合要求 3) 导压管 a. 检查管道压力连接是否正确 b. 检查导压管是否泄漏或堵塞 - 28 -

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c. d. e. f. 4) a. b. 5)

使 用 说 明

检查充液导压管中是否存在有气体 检查智能变送器的压力容室中有无沉积物 检查截止阀是否全开,平衡阀是否关严 检查导压管内液体的比重是否改变 智能变送器的电气连接 检查智能变送器传感器组件的引出线是否短接 保证接插件接触处清洁和检查传感器组件连接情况 31/2位LCD现场指示表接线端在无指示表或指示表故障时,是否用导线 短接。 6) 智能变送器的电路故障 a. 用HART通讯器进入“SelfTest”模式以判明电子部件的失效与否 b. 更换有故障的电子部件 7) 传感器组件(参考本节中传感器件检查的内容) 4.3?输出不稳定 可能的原因和解决的方法 1) 接线回路 a. 检查智能变送器是否有间歇性的短路,开路和多点接地的现象 b. 检查加到智能变送器的电压是否合适 注? 意! 切勿用高于45V电压去检查回路 2) 被测液体波动(调整电路的阻尼作用) 3) 导压管 检查充液导压管内有无气体和气体导压管内有无液体 4) 智能变送器的电气连接 a. 检查智能变送器回路是否有间歇性的短路或开路现象 b. 保证接插件接触处清洁和检查传感器组件连接地情况 5) 智能变送器的电路故障 a. 用HART通讯器进入“Self Test”模式以判明电子部件的失效 b. 更换有故障的电子部件。 6) 传感器组件(参见本节中传感器组件的检查的内容) 4.4?变送器无法通讯 可能的原因和解决的方法 1) 电源异常(检查电源电压是否符合要求) 2) 负载电阻 3) 检查负载电阻否符合要求(参见图2-2负载特性图),最小为250Ω 智能变送器电路故障(更换故障的电子部件) - 29 -

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使 用 说 明

第六节? 选型指南
1?变送器的型号命名 智能变送器的型号命名见表6-1

必? 选

附加/任选

品? 种 代? 号 微差压智能变送器 DR 差压智能变送器 DP 高静压差压智能变送器 HP 绝对压力智能变送器 AP 压力智能变送器 GP 法兰式液位智能变送器 LT DP/GP 远传差压、压力智能变送器 直接安装式压力智能变送器 TG

代? 号 A B C 代 号 J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7

静压MPa 2 4 10

代? 号 2 3 4 5 6 7 8 9 0

量程范围 0-0.4~1kPa 0-1~6kPa 0-6~40kPa 0-40~250kPa 0-0.25~1MPa 0-0.4~2.5MPa 0-2.5~10MPa 0-6~25MPa 0-6~32MPa

法兰接头 316不锈钢 316不锈钢 316不锈钢 316不锈钢 哈氏合金C 哈氏合金C 蒙乃尔

结构材料 排气/排液阀 隔离膜片 灌充液体 316不锈钢 316不锈钢 316不锈钢 哈合金C 316不锈钢 蒙乃尔 硅 316不锈钢 钽 油 哈氏合金C 哈氏合金C 哈氏合金C 钽 蒙乃尔 蒙乃尔

代? 号 E S

功? 能 非智能型(4~20mA输出) 智能型(HART协议)

代? 号 M1 M3 B1 B2 B3 D1 D2 C0 C1 C2 d i

附加功能 0~100%线性能指示表 31/2LCD数字显示器 管装弯安装板 板装弯安装板 管装平安装板 侧面泄放阀在压力室上部 侧面泄放阀在压力室下部 1 /2-14NPT锥管内螺纹接头 1 /2-14NPT引压接头后部焊引压管?14 丁字形螺纹接头M20×1.5 隔爆型dⅡBT4 本安型iaⅡCT6

表6-1智能变送器型号命名 - 30 -

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使 用 说 明

第七节? 开箱和产品成套性

1.开箱 开箱时应检查包装是否完好,并核对智能变送器的型号、规格是否与订货合 同时否符合,随机文件是否齐全。 2.附件 2.1 测试表格1份 2.2 使用说明书1份 2.3 安装支架1套 2.4 防水胶头及电缆旋紧件1套

3.运输和贮存 3.1 智能变送器适合于陆路,水路运输及货运装载的要求; 3.2 智能变送器和附件应在出厂原包装条件下,存放在室内,其环境温度为-10 ~+55℃,相对湿度不超过85%,且空气中不应有足以引起智能变送器腐蚀 的有害物质。

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