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深入了解如何明智地选择压力变送器的全部基础知识
添加时间:2020-09-09

压力变送器广泛应用于各种测量目的,并且它们引起很多麻烦。零偏移,线路插头和读数变得不稳定。但从根本上说,没有理由存在压力测量问题。世界各地都有变送器安装,可在最困难的应用中提供一致,准确的压力读数。关键是明智地指定和安装压力变送器。下面我们的专家带您深入了解如何明智地选择压力变送器的全部基础知识。
      压力变送器的核心(在许多情况下,限制)是变送器(概述在侧栏,变送器技术)。用于选择变送器的关键因素是其精度,系统压力和温度以及流体特性。
变送器技术
      压力变送器由几个部件组成,包括变送器,信号处理电子设备和信号调理电子设备。变送器将作用在一个区域上的压力转换为电信号 - 通常是毫伏或电压 - 由信号处理电路放大和转换。调节电子设备将变送器输出转换为标准信号,如4-20 mA ,0-10 VDC等
      应变式压力变送器将压力(力)转换为与施加的应变成比例的电阻变化。应变计电路由惠斯通电桥配置中的一个,两个或四个可变精度电阻组成。当电阻器受到压力时,它们会变形,从而改变电路的电阻。应变计发送毫伏输出信号。
      应变计变送器的一些优点是它可以从许多供应商处广泛获得,并且具有良好的抗冲击和振动能力。原理限制包括对温度波动的敏感性(更复杂的设计具有温度补偿)和有限的温度和压力范围。
      电容变送器的输出与换能器内两个膜片(板)的电容变化成比例。施加的压力改变两个板之间的距离,引起振荡器电路检测到的电容的变化。模拟发射器将频率转换为电压,而数字发射器直接从采样频率工作。
      电容式变送器的主要限制是它们对振动有些敏感。它们具有出色的响应和稳定性,并广泛应用于许多压力变送器制造商的设计中。这种大型安装基座使仪器工程师在选择此类变送器时可以获得大量的安装经验。
      在石英谐振器变送器中,压力导致谐振器上的频率变化与施加的力成正比。这些变送器可以在很宽的压力范围内进行调整,通常包含一个用于温度补偿的石英晶体温度变送器。这种类型的变送器可以提高对温度,振动和加速度的免疫力。
      振弦和气缸变送器具有由磁线圈激励的线。导线在相控锁定环(PLL)电路中以其谐振频率振动。压力传感膜片改变振弦中的张力,引起与施加的压力成比例的共振频率的变化。
检查准确性
      像公司这样的控制专家表示,不准确可能是衡量仪器性能的更好方法。工程师必须认识到,许多准确性陈述可以基于类似实验室的条件来制定,这些条件比工厂内压力变送器所见的肮脏和电噪声环境更加良性。
工程师应该向变送器制造商询问两个问题:
      1.每个被测试的变送器是否符合精度规格?
      2.如果只测试了有代表性的发射机样本,那么使用什么统计方法来制定该陈述?统计标准包括人口规模,误差统计极限和置信度。
      询问湿度和振动等因素对滞后,线性,漂移和重复性的影响(表I)。每个压力变送器都具有由基准精度,环境和过程暴露以及漂移确定的精度范围。

      制造商通常将线性度,滞后性和可重复性结合到基准或标称精度中。误差的主要原因是温度,在差压测量的情况下,是静压。
      确定压力和温度范围
      检查压力应用并确定变送器将看到的最大压力。
请考虑以下值:
      1.正常工作压力范围,低和高。
      2.最大异常工作压力范围,低和高。
      3.最大安全超压范围(爆破或损坏限制)。
      4.压力脉冲的峰值和频率。
      如果变送器可能被真空损坏并且可能暴露在真空中,则必须考虑压力的下限。用户还应注意与生产线相关的水压试验压力,尽管这不是一个问题。此外,如果变送器直接暴露在高温下,压力等级将受到该温度的限制。还必须考虑暴露于异常事件(例如水锤)。
      确定压力限值后,优良作法是允许20%的安全系数。如果存在过压或安全装置,则变送器的额定压力可以是过压装置的跳闸设置。
      对变送器进行过度评级会对其范围和灵敏度产生负面影响。这两个参数与测量精度直接相关。安装压力缓冲器或减震器可以减轻对安全系数的需求,我们稍后会讨论。
      选择工作压力为校准范围50-75%的变送器。这假设没有多少预期的扰乱可能导致压力大幅波动。如果由于工艺条件而存在大的摆动(扩大范围),则应考虑安装第二个变送器以处理额外的范围。
      考虑过程温度范围和环境温度范围。过程温度范围表示换能器将通过该过程暴露的正常和异常温度。环境温度范围给出了允许的温度误差量,而不会降低性能超出应用设置的限制。
正确安装
      准确可靠的压力测量取决于正确的安装。从位置开始:在梯子旁边空中50英尺的小型显示器变送器成为可操作性问题。如果维护人员无法到达变送器,则存在可维护性,并且可能存在安全问题。
      制造商的安装文献描述了变送器周围需要多少垂直和水平距离,以确保它可以轻松放入和停止使用。确定仪器是否以及如何停止维修和校准,而无需关闭过程或伤害泄漏或溢出的人员。根阀和二级截止阀可以将仪器与过程隔离。一些制造商将提供此项目作为变送器组件的一部分,或者歧管可作为单独的项目提供。
      为了降低维护成本,请寻找带模块化组件的变送器。例如,模块化将允许替换发射器内的一个电子电路而不是替换整个发射器。
      将过程连接到变送器的脉冲线应尽可能短。一家制造商估计,脉冲线占仪器性能相关问题的一半以上。
      用于液体或可冷凝蒸汽的仪器应安装在过程连接下方。冲击线应向仪器倾斜,以防止仪器或脉冲线内的气体被困。应使用端口购买变送器,以便在适当时排出气体或排放。垂直线通常也略微倾斜,以最小化蒸汽锁定的可能性。
      气体压力测量中使用的仪器应安装在过程连接上方。冲击线应远离仪器,以防止将液体夹在仪器内部。
      根据IEEE 518“电气设备安装指南”中列出的间距要求,将信号线路远离电源导线,以最大限度地减少来自外部源的控制器的电噪声输入。确保信号屏蔽仅在一端接地,并且导管系统具有故意低点,配备有用于去除水分的通气/排水组件。
      考虑使用阻塞和排放阀。阻塞和排放阀有两个目的:用于从管线上移除仪器而不泄漏,以及用于归零和测试仪器。如果测量值是压差,则必须添加旁通阀。
阻尼器,密封件和清洗剂
      请注意安装变送器的线路中可能出现的瞬变类型。如果在泵排出口附近安装压力变送器,这一点尤为重要。脉动阻尼器通常用于阻尼过程流体脉动,更常见的是用于信号波动,但可能用于防止可能损坏变送器的机械振动。
      一种阻尼技术是在仪器和过程根阀连接之间的脉冲管道中安装尾纤,有些变送器可提供内置阻尼。信号脉动通常由阻尼器滤波而不是延时,因此输出是脉动的平均值。这提出了发射器是否将提供代表性信号的问题。
化学密封在变送器安装中有多种用途:
      *防止潜在的有毒或腐蚀性过程流体与变送器接触。
      *在某些情况下,作为冬季功能代替电气或蒸汽追踪装置。
      *允许远程安装变送器以便更好地维护(使用隔膜和毛细管型密封)。如果隔膜和毛细管密封允许将仪器安装在危险区域之外,这还可以减轻与区域分类相关的一些负担。从隔膜到变送器,允许不超过25英尺的毛细管是一种良好的做法。毛细管的缺点可能是额外的循环死区时间。
      *防止固体或浆液堵塞测量元件。
      *提供更大的表面积或过程连接,可提高灵敏度并有助于减少堵塞。
      至关重要的是,密封件中的液体能够承受过程连接处的温度和环境温度而不会冻结或凝胶化。流体也应与过程流体相容,因此密封破裂时不会出现严重的污染问题。与变送器或密封件制造商一起选择正确的流体。
      注意密封的结构,一般来说,寻找完全焊接的密封。在卫生服务中,请考虑批准的自清洁密封。如果存在真空,请使用为此类服务设计和构造的密封件。
      吹扫用于使仪器远离过程流体,从而导致脉冲管线或变送器堵塞。吹扫通常用于涉及固体,经过固化或堵塞的工艺流体以及酸性或碱性流体的应用中。清洗液必须与工艺兼容,并在比工艺压力更高的压力下输送,并带有止回阀,用于防止回流。参考文献7包括有关确定吹扫流速的信息。
      在选择变送器类型之前,如果指定人员了解所测量的过程流体及其在各种温度和压力下的特性,了解变送器将经历的条件,并提供足够的空间来安装和维护变送器,则很有可能进行适当的压力测量将应用技术。[以上内容由上海自动化仪表四厂整理发布]

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