1 简介
差压变送器用于防止管道中的介质直接进入变送器里,感压膜片与变送器之间靠注满流体的毛细管连接起来。它用于测量液体、气体或蒸汽的液位、流量和压力,然后将其转变成4~20mA DC信号输出。图封面为国产品牌的3051差压变送器。
差压变送器适用于下述几种测控情况:
●高温下粘稠介质
●易结晶的介质
●带有固体颗粒或悬浮物的沉淀性介质
●强腐蚀或剧毒性介质
可消除导压管泄漏污染周围环境现象的发生;可免去采用隔离液时,因测量信号的不稳定,需要经常补充隔离液的繁琐工作。
●连续精确测量界面和密度
远传装置可避免不同瞬间介质的交混,从而使测量结果真实地反映过程变化的实际情况。
●卫生清洁要求很高的场合
如食品、饮料和医药工业生产中,不仅要求变送器接触介质部位符合卫生标准,并且应便于冲洗,以防止不同介质交叉污染
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。
2 特点
差压变送器用于测量液体、气体和蒸汽的液位、密度
和压力,然后将其转变成4- 20mA DC的电流信号输出。JT-3051DP也可以通过BRAIN手操器或CENTUM CS/μXL或HART 275手操器相互通讯,通过它们进行设定和监控等。
3 设计原理
顾名思义差压变送器所测量的结果是压强差,即△P=ρg△h。而由于油罐往往是圆柱形,其截面圆的面积S是不变的,那么,重力G=△P·S=ρg△h·S,S不变,G与△P成正比关系。即只要准确地检测出△P值,与液位高度h成反比,与高度差△h成正比,在温度变化时,虽然油品体积膨胀或缩小,实际液位升高或降低,所检测到的压力始终是保持不变的。如果用户需要显示实际液位,也可以引入介质温度补偿予以解决。
4 相关参数
使用对象:液体、气体和蒸汽
测量范围:0~0.1kPa至0~40MPa
输出信号:4~20mA DC(特殊可为四线制220V AC供电,0~10mA DC输出)
供电电源:12~45V DC,一般为24V DC
负载特性:与供电电源有关,在某一电源电压时带负载能力见图2,负载阻抗RL与电源电压Vs关系式为:RL≤50(Vs一12)
指示表:指针式线性指示0~100%刻度或LCD液晶式显示。
防爆: 隔爆型 ExdIICT6
量程和零点:外部连续可调
正负迁移:零点经过正迁移或负迁移后,量程、测量范围的上限值和下限值的绝对值,
均不能超过测量范围上限的100%。(智能型:量程比15:1)最大正迁移量为最小调校量程的500%;最大负迁移量为最小调校量程的600%。
温度范围:放大器工作温度范围:--29~+93℃(LT型为:--25~+70℃)。
灌充硅油的测量元件:-40~+104℃
法兰式变送器灌充高温硅油时:-20~+315℃,普通硅油:-40~+149℃
静压:4、10、25、32MPa
湿度:相对湿度为5~95%
容积吸取量:<0.16cm3
阻尼(阶跃响应):充硅油时,一般在0.2s到1.67s之间连续可调。
精确度: ±0.2%
死区:无(≤0.1%)
稳定性:六个月内(智能型为一年)不超过最大量程的基本误差绝对值
振动影响:在任意轴向上,振动频率为200Hz时,误差为测量范围上限的±0.05%/g
电源影响:小于输出量程的0.005%/V
负载影响:电源如果稳定,则负载没有影响。
5 注意事项
1.切勿用高于36V电压加到变送器上,导致变送器损坏;
3.被测介质不允许结冰,否则将损伤传感器元件隔离膜片,导致变送器损坏,必要时需对变送器进行温度保护,以防结冰;
4.在测量蒸汽或其他高温介质时,其温度不应超过变送器使用时的极限温度,高于变送器使用的极限温度必须使用散热装置;
5.测量蒸汽或其他高温介质时,应使用散热管,使变送器和管道连在一起,并使用管道上的压力传至变压器。当被测介质为水蒸气时,散热管中要注入适量的水,以防过热蒸汽直接与变送器接触,损坏传感器;
6.在压力传输过程中,应注意以下几点:
a.变送器与散热管连接处,切勿漏气;
b.开始使用前,如果阀门是关闭的,则使用时,应该非常小心、缓慢地打开阀门,以免被测介质直接冲击传感器膜片,从而损坏传感器膜片;
c.管路中必须保持畅通,管道中的沉积物会弹出,并损坏传感器膜片。
6 实际应用
在温州新世纪油库项目,笔者将此思路应用到实际设计中。
设计条件: 2000m3油罐,直径d=14.5m,高度就可以得到实际油品的库存量G,从公式还可知其密度ρh=14m。
一次表:法兰式隔爆差压变送器,选用法兰式是防止罐底脏物沉淀而堵塞引压管,变送器量程0~140kPa。
二次表:选用智能光柱显示报警仪,万能信号输入,可任意改变量程,用光柱显示液位,用数字显示油品的吨数。以6#罐为例,S=π×r2=3.14×7.252=165m2,高为14m。
在油罐顶部,差压变送器设计一套液位报警装置,作为双保险。在应用中由于测量值直接为吨数,故油罐不论贮存何种油品,二次表显示的值是油罐内油品的吨数,避免了需要测定密度进行换算的麻烦。
差压变送器一般情况油品出入库往往是采用泵输送经过椭圆齿轮流量计计量,由于流量计的精度有限,最高也只有0.2级,差压变送器还需测密度计算,其结果往往有些出入,从而造成计量纠纷。因为油罐测量的结果为吨数,而且精度可达到0.2级甚至0.1级,因此,与容积式流量计相比,差压变送器计量结果更准确。虽然在小数量的油品出入库时,由于分辨率的原因,测量的结果绝对误差较大,但在大数量的油品出入库时,其较高的精度和较小的相对误差,差压变送器是其它计量手段所无法比拟的,特别适合月度、季度、年度的盘存。实践表明其主要优点有:① 安装维护简单方便;②读数直观直接明确,可直接读出油品的库存量;③ 免除了密度的测定和换算。
7 油库计量
(1)设计和安装时应考虑油罐底部的取压开孔尽可能放低,以消除温度变化而造成的误差,必要时引入温度补偿。
(2)在油罐的罐体水平截面不等的情况下(如上小下大),要考虑补偿措施。
(3)为达到一定精度,如油罐顶部装有呼吸阀时,必须采用差压变送器而不能采用压力变送器。对敞口油罐或精度要求不高时,可直接采用压力变送器以方便安装。
(4)二次表尽量采用智能表,可方便改变量程,实现温度补偿等
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8 产品型号
差压变送器类型:
1、智能差压变送器;
2、高静压差压变送器;
3、微差压变送器;
4、远传差压变送器。
9 安装
1、基本技术要求
a.取压点处应保证有直管段,两边各大于5D(管道通经);
b.在蒸汽管道上取压时,应在管道的侧面安装引压管;
c.平衡罐应安装在引压管的最高点处;
d.排污管应在靠近变送器引压管连接处安装;
e.取压点与变送器的管道距离应大于1米;
f.变送器的安装位置应低于取压点的位置。
2、汽包水位的安装
汽包水位测量系统的安装除满足国家和行业有关标准外,还应在如下的安装中,根据汽包水位计测量的特性,加以注意,以保证水位测量仪表可靠正确运行。 .
(1) 取样孔独立性原则
每个水位测量装置都应具有独立的取样孔。不得在同一取样孔上并联多个水位测量装置,以避免相互影响,降低水位测量的可靠性。如果在同一个取样孔上并联2个或更多的取样管,其中一个平衡门、一次门或排污门泄漏,或检修时操作不当,极易影响并联的其它水位计的测量,带来很大的测量误差,造成误判。若正巧是三冗余逻辑中的一对,易引发控制失灵、保护误动或拒动,存在着很大的事故隐患。
当水位取样点不够时也不宜采用加连通管的方法增加取样点。采用这种方法的实践证明,当一台差压水位计排污时,对其它差压水位表计影响较大。更不宜在联通管式水位计的取样管上并联差压水位计,这不仅因为排污时相互影响,而且还会附加不确定的误差。
当汽包上水位测量取样孔不够时,可采用4.5节介绍的"多测孔接管技术",在汽包上已提供的大口径取样管中插入1~2个取样管的技术增多取样点。当采用此方法时,应采取适当措施防止各个取样系统互相干扰。
(2) 取样孔位置
取样孔位置应尽量避开汽包内水、汽工况不稳定区(如安全阀排气口、汽包进水口、下降管口、汽水分离器水槽处等),若不能避开时,应在汽包内取样口处加装稳流装置。应优先选用汽、水流稳定的汽包端头的测孔或将取样口从汽包内部引至汽包端头。实践证明,汽包端头取样不仅取样稳定,而且停炉后用汽包壁留下的水迹线核对也说明与水位计零位偏差很小。
3、电容式差压变送器安装
电容式差压变送器由于其测量范围很小,变送器中传感元件的自重即会影响到微差压变送器的输出,因此在安装电容式差压变送器出现的零位变化情况属正常情况。安装时应使电容式变送器的压力敏感件轴向垂直于重力方向,如果安装条件限制,则应在安装固定后调整变送器零位到标准值而满量程的输出信号不应由任何调整
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