壓差變送器工作原理及故障分析-無錫鉑睿測(cè)控
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壓力變送器
差壓變送器
摘 要：DDZ- Ⅲ型單元組合儀表中的差壓變送器，主要用于測(cè)量介質(zhì)的差壓、流量、液位等物理量，并把這些物理量轉(zhuǎn)換成 4~20mA
的直流電流信號(hào),作為指示、記錄及調(diào)器節(jié)的輸入信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)。
關(guān)鍵詞：壓差變送器；工作原理；故障分析
由于差壓變送器采用了 24V DC 集中供電,4~20mA DC 電流輸
出,因此,差壓變送器實(shí)現(xiàn)了二線制,方便了安裝,節(jié)省了原料。差壓變
送器根據(jù)不同場(chǎng)合安全方面的需要,有一般型、隔爆型、安全火花型
三種。考慮到耐壓及腐蝕方面的要求,測(cè)量元件采用了波紋保護(hù)的
雙膜片式膜盒結(jié)構(gòu),材質(zhì)選用耐腐蝕的不銹鋼材料制成。
1 差壓變送器的結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1 差壓變送器的結(jié)構(gòu)
差壓變送器的結(jié)構(gòu)由量和轉(zhuǎn)換兩大部分組成。
1.1.1 測(cè)量部分
測(cè)量部分包括正、負(fù)壓室和測(cè)量元件(膜盒)。它的作用是將被測(cè)
差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與相應(yīng)的作用力,并作用在主杠桿的下端。
膜盒采用波紋保護(hù)的雙膜片式。雙膜片結(jié)構(gòu)可減小溫度的影
響,因?yàn)榄h(huán)境溫度變化時(shí),每個(gè)膜片的有效面積和剛度都變化,但匹
配成對(duì)的膜片變化大小相同,方向相反,故可相互補(bǔ)償,減小了溫度
漂移。膜盒內(nèi)充滿硅油,硅油熱膨脹系數(shù)小,凝固點(diǎn)低,不可壓縮,可保
證膜盒的溫度性能和耐壓性能,使膜盒受壓均勻,同時(shí)又能起到阻尼
作用,保證整機(jī)的穩(wěn)定性。當(dāng)膜盒單向受到超過額定的壓力時(shí),膜片
與機(jī)座接觸,兩者波紋完全吻合,起到過載保護(hù)作用。
1.1.2 轉(zhuǎn)換部分
杠桿系統(tǒng):杠桿系統(tǒng)包括主杠桿、副杠桿、調(diào)零裝置、零點(diǎn)遷移
裝置、靜壓調(diào)整裝置、過載保護(hù)裝置等。調(diào)零裝置:由于制造和安裝
方向的原因,杠桿系統(tǒng)的平衡狀態(tài)除受到作用力的影響外,還有一些
其它的附加力的影響,因此在副杠桿下端安裝調(diào)零彈簧,利用調(diào)零彈
簧的作用力,使變送器有真正的零點(diǎn)。零點(diǎn)遷移裝置:在實(shí)際測(cè)量中,
為了正確地選擇變送器的量程范圍,提高儀表精度,常常采用零點(diǎn)遷
移。實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)遷移的辦法就是在主杠桿上端加一個(gè)遷移彈簧,利用
遷移彈簧的作用力,使變送器的輸出改變,達(dá)到零點(diǎn)遷移的目的。靜
壓調(diào)整裝置:由于膜盒兩個(gè)膜片有效面積不等,主杠桿與軸封膜片安
裝不同心,拉條受力不均,裝配不當(dāng)?shù)仍?在靜壓作用下產(chǎn)生了靜
壓誤差。過載保護(hù)裝置:當(dāng)測(cè)量力 F1 增加時(shí),反向力也增加,兩力大
到一定程度時(shí), 過載保護(hù)片將彎曲變形而脫離主杠桿,F1 再增大時(shí),
只加大彈簧片的變形,而矢量機(jī)構(gòu)所承受的力不會(huì)再增加,從而起到
過載保護(hù)作用。
1.1.3 矢量機(jī)構(gòu)
矢量機(jī)構(gòu)它由矢量板和推板組成。主主杠桿上端的推力作用在
推板上, 矢量機(jī)構(gòu)將該力分解為 F2、F3,F2 在副杠桿上產(chǎn)生一個(gè)向上
的推力。
1.2 變壓變送器的工作原理
變壓變送器是基于力矩平衡原理工作的。當(dāng)被測(cè)壓差信號(hào)加到
測(cè)量元件(膜盒)的兩側(cè)時(shí),膜盒將其轉(zhuǎn)換為與差壓信號(hào)相應(yīng)的作用
力。此作用力作用于主杠桿的下端,使主杠桿以軸封膜片為支點(diǎn)偏
轉(zhuǎn),并以力沿水平方向推動(dòng)矢量機(jī)構(gòu)。矢量機(jī)構(gòu)將推動(dòng)力 F1 分解成
F2 和 F3。使矢量機(jī)構(gòu)的推板向上移動(dòng),并通過十字支承帶動(dòng)副杠桿,
以支點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),使固定在副杠桿上的差動(dòng)變壓器的檢測(cè)片靠近
差動(dòng)變壓器,使兩者的間隙發(fā)生變化,再通過放大器放大的直流信號(hào)
輸出。
當(dāng)輸出電流經(jīng)反饋線圈時(shí)產(chǎn)生電磁反饋力,這個(gè)電磁反饋力使
副杠桿以支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)反饋力所產(chǎn)生的反饋力矩與測(cè)量部分
產(chǎn)生的輸入力矩平衡時(shí),整個(gè)機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)。
2 差壓變送器的調(diào)校及故障處理
2.1 差壓變送器的調(diào)校
先接好線路和管路。通電 30 分鐘后,觀察整機(jī)工作是否正常,有
無摩擦、卡住等現(xiàn)象。一般在變送器送電的瞬間,差壓變送器的輸出
先跑******,然后才慢慢地回到零。說明差壓變送器基本無問題,可以
進(jìn)行校驗(yàn)。
2.2 差壓變送器的故障及處理
2.2.1 通電后差壓變送器無輸出
檢查方法:短路 E、F 兩點(diǎn),應(yīng)無輸出,說明外部線路斷;電源未接
通;反饋線圈斷路。如果此差壓變送器的輸出反向,則電源接反。如罘
短路 E、F 兩點(diǎn)時(shí)有輸出,說明表內(nèi)低頻振蕩器、功率放大器、整流濾
波電路有題。測(cè) R4 電阻兩端電壓 VR4,當(dāng) VR4=0.74~1.76V DC 時(shí),說明
低頻振蕩器及整流濾波路正常,可確定故障發(fā)生在功率放大級(jí)。如
果 R4 兩端電壓 VR4
= 0, 說明低頻振蕩器和整流濾波電路有問題。
可檢查 BG1 是否斷,D4 是否短路,C4、C5 是否短路等。
2.2.2 通電后差壓變送器輸出******,用手推平衡錘也降不下來
檢查方法:
測(cè) E、F 兩端電壓 VEF=13V DC,說明不是由于 E、F 短路造成的。
測(cè)電阻兩端電壓,說明振蕩器、整流濾波電路無問題,故生在功率放
大器的 BG2、BG3 三極管短路。
2.2.3 通電后差壓變送器的輸出停留在 2mA 左右,用手推平衡錘
也上不去
檢查方法:短路 BG2 的 e、
c 極,差壓變送器的輸出應(yīng)******,說明問
題發(fā)生在低頻振蕩器。可檢查:感應(yīng)片位置太高,差動(dòng)變壓器沒有進(jìn)
入工作區(qū)。差壓變送器的副邊 C、D 斷線、低頻振,蕩器不工作。電容
C2 短路,使 BG1 的偏置電路不正常。BG1 三極管壞了。差壓變送器原
邊或副邊的接線接錯(cuò),不能構(gòu)成正反饋。
2.2.4 輸入信號(hào)增加,差壓變送器的輸出下降
主要原因是反饋線圈和差動(dòng)變壓器副邊繞組 LCD 同時(shí)接反。
2.2.5 差壓變送器輸出二位式跳動(dòng),調(diào)零位時(shí),不能使輸出值固定
在某一位置
檢查方法:檢查反饋線圈是否短路,造成整機(jī)無負(fù)反饋。檢查反
饋線圈是否接反,成為正反饋。反饋線圈與磁鋼間摩擦大或有卡住
等現(xiàn)象。調(diào)零螺釘和調(diào)零彈簧之間有摩擦,以及調(diào)零彈簧壓的太緊
或太松。
2.2.6 線性不好
原因有:放大器放大倍數(shù)太低。機(jī)械方面摩擦大,有卡、碰、松等
現(xiàn)象。膜盒線性不好。零點(diǎn)遷移裝置安裝不合理,遷移彈簧拉的太
緊。過載保護(hù)彈黌片在量程上限有脫開現(xiàn)象。矢量機(jī)構(gòu)的推板初始
位置不當(dāng)。
2.2.7 變差大
原因有:機(jī)械方面有螺絲松動(dòng)現(xiàn)象。反饋線圈與磁鋼間有摩擦。
彈性元件本身的變差大。
2.2.8 靜壓誤差大
原因有:主要是裝配原因,如主杠桿與軸封膜片不垂直,拉條裝配
不好,與主杠桿不在一個(gè)平面膜盒兩個(gè)膜片有效面積不等。
2.2.9 差壓變送器輸出產(chǎn)生振蕩
原因有: 低檔時(shí)端子板中的 1- 3 端子沒短接。高檔時(shí)端子板中
7- 10 端子沒短接。放大器放大倍數(shù)過大。由于差壓變送器采用了較
為先進(jìn)的固定支點(diǎn)矢量機(jī)構(gòu)調(diào)整量程,使副杠桿的支點(diǎn)可以固定,就
有條件采用平衡重錘,用以提高儀表的耐沖擊、耐振動(dòng)的性能,提高
了儀表的可靠性和穩(wěn)定性,使儀表的安裝角度不限,垂直、傾斜、水平
安裝均能保證精度。
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