一、概述
在儀器儀表中,電容式變送器的應用較為廣泛,電容式變送器大體分為壓力變送器、差壓變送器和液位變送器。電容式變送器常用來測量壓力、差壓、真空、液位、流量和密度等。電容式變送器有兩線製和四線製之分,兩線製變送器尤多;有智能和非智能之分,智能變送器漸多;有氣動和電動之分,電動變送器居多;另外,按應用場合有本安型(本質安全型)和隔爆型之分;按應用工況,變送器的主要種類如下:
a.微壓/微差壓變送器;
b.中壓/中差壓變送器;
c.高壓/高差壓變送器;
d.絕壓/真空/負壓差壓變送器;
e.高溫/壓力、差壓變送器;
f.耐腐蝕/壓力、差壓變送器;
g.易結晶/壓力、差壓變送器。
變送器的選型通常根據安裝條件、環境條件、儀表性能、經濟性和使用介質等方麵考慮。常見的變送器有普通壓力變送器、差壓變送器、單法蘭變送器、雙法蘭變送器、插入筒法蘭變送器等。
二、電容式變送器介紹
電容式變送器單從名稱上講測量的是壓力和差壓(兩個壓力的差),dantamenkeyijianjieceliangdeliangquehenduo。ruyalibiansongqi,chukeyiceliangyaliwai,haikeyiceliangshebeineideyewei。zaichangyarongqineiceliangyeweishi,xuyaoyitaiyalibiansongqijike。dangceliangshouyarongqideyeweishi,kekaolvyongliangtaiyali/chayabiansongqi,jiceliangxiaxianyitai,celiangshangxianyitai,tamendeshuchuxinhaojinxingjianfayunsuan,jikecechuyewei,zheshiyibanxuanyongchayabiansongqi。zairongqineiyeweiyuyalizhibubiandeqingkuangxiatahaikeyiyonglaiceliangjiezhidemidu。yalibiansongqideceliangfanweikeyizuodehenkuan,congjueya0開始可以到一百多兆帕(一般情況)。
差(cha)壓(ya)變(bian)送(song)器(qi)除(chu)了(le)測(ce)量(liang)兩(liang)個(ge)被(bei)測(ce)量(liang)壓(ya)力(li)的(de)差(cha)壓(ya)值(zhi)外(wai),它(ta)還(hai)可(ke)以(yi)配(pei)合(he)各(ge)種(zhong)節(jie)流(liu)元(yuan)件(jian)來(lai)測(ce)量(liang)介(jie)質(zhi)流(liu)體(ti)的(de)流(liu)量(liang),可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)測(ce)量(liang)受(shou)壓(ya)容(rong)器(qi)的(de)液(ye)位(wei)和(he)常(chang)壓(ya)容(rong)器(qi)的(de)液(ye)位(wei)以(yi)及(ji)壓(ya)力(li)和(he)負(fu)壓(ya)。
2.1 製作
從壓力/差壓變送器製作的結構上來分有普通型和隔離型。普通型壓力/差壓變送器的測量膜盒為一個,它直接感受被測介質的壓力或差壓;隔離型的測量膜盒接受到的是一種穩定液(一般為矽油)的de壓ya力li,而er這zhe種zhong穩wen定ding液ye是shi被bei密mi封feng在zai兩liang個ge膜mo片pian中zhong間jian,直zhi接jie接jie受shou被bei測ce壓ya力li的de膜mo片pian為wei外wai膜mo片pian,原yuan普pu通tong型xing膜mo盒he的de膜mo片pian為wei內nei膜mo片pian,當dang外wai膜mo片pian上shang接jie受shou壓ya力li信xin號hao時shi通tong過guo矽gui油you的de傳chuan遞di原yuan封feng不bu動dong的de將jiang外wai膜mo片pian的de壓ya力li傳chuan遞di到dao了le普pu通tong膜mo盒he上shang,從cong而er可ke以yi測ce出chu外wai膜mo片pian所suo感gan受shou到dao的de壓ya力li。
隔離型壓力/差壓變送器主要是針對特殊的被測量介質設計和使用的,如果被測介質離開設備後會產生結晶,而使用普通型壓力/chayabiansongqixuyaoquchujiezhi,huijiangdaoyaguanmoheshidusaishiqibunengzhengchanggongzuo,suoyibixuxuanyonggelixing。gelixingbiansongqitongchangzuochengfalanshianzhuang,jizaibeiceshebeishangkaikoushibiansongqianzhuanghoutadeganyingmopianshishebeibideyibufen,zheyangtabuhuiquchubeicejiezhi,yibanyebuhuizaochengjiejinghedusai。
dangbeicejiezhixuqiujiejingwendujiaogaoshi,kexuanyongjiangmopiantuchudejiegou,zheyangkejiangchuanganmopiancharudaoshebeineibu,congerganyingdaodejiezhiwendubuhuijiangdi,zheyangceliangshiyoubaozhangde,jixuanyongcharushifalanbiansongqi。
隔離型變送器有遠傳型和一體型之分。遠傳型即外膜盒與測量膜盒之間用加強毛細管連接,一般毛細管為3~5米,這樣外膜盒裝在設備上,內膜盒及變送器可以安裝在便於維護的安裝支架上;lingyizhongxingshishiwaimoheyubiansongqizuochengyitizhijieyoufalananzhuangzaishebeishang。duiyugelixingyalibiansongqitahaikeyizuochengluowenlianjiexing,jiwaimohehuowaidanxingyuanjiankezaianzhuangluowendeqianmian,zhiyaozaibeiceshebeishanghanjieshangneiluowentutai,biankejiangbiansongqizhijieningdaoshebeishang,anzhuangfeichangfangbian。
隔離型壓力/差壓變送器的製作複雜,材質要求也較高,所以它的價格通常是普通型的3~4倍。
2.2 選型原則
在壓力/差壓變送器的選用上主要依據:以被測介質的性質指標為準,以節約資金、便於安裝和維護為參考。如果被測介質為高黏度、易結晶、強腐蝕的,必須選用隔離型變送器。
在(zai)選(xuan)型(xing)時(shi)要(yao)考(kao)慮(lv)被(bei)測(ce)流(liu)體(ti)介(jie)質(zhi)對(dui)膜(mo)盒(he)金(jin)屬(shu)的(de)腐(fu)蝕(shi),一(yi)定(ding)要(yao)選(xuan)好(hao)膜(mo)盒(he)材(cai)質(zhi),否(fou)則(ze)使(shi)用(yong)後(hou)很(hen)短(duan)時(shi)間(jian)就(jiu)會(hui)將(jiang)外(wai)膜(mo)片(pian)腐(fu)蝕(shi)壞(huai),法(fa)蘭(lan)也(ye)會(hui)被(bei)腐(fu)蝕(shi)壞(huai)造(zao)成(cheng)設(she)備(bei),所(suo)以(yi)膜(mo)盒(he)材(cai)質(zhi)的(de)選(xuan)擇(ze)關(guan)鍵(jian)。變(bian)送(song)器(qi)的(de)膜(mo)盒(he)材(cai)質(zhi)有(you)普(pu)通(tong)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)、304不鏽鋼、316/316L不鏽鋼、鉭材質等。
在選型時要考慮到被測介質的溫度,如果溫度高,達到200℃~400℃,要選用高溫型,否則矽油會產生汽化膨脹,使測量不準確。
在(zai)選(xuan)型(xing)時(shi)要(yao)考(kao)慮(lv)設(she)備(bei)的(de)工(gong)作(zuo)壓(ya)力(li)等(deng)級(ji),變(bian)送(song)器(qi)的(de)壓(ya)力(li)等(deng)級(ji)必(bi)須(xu)與(yu)應(ying)用(yong)場(chang)合(he)相(xiang)符(fu)合(he)。從(cong)經(jing)濟(ji)角(jiao)度(du)上(shang)講(jiang),外(wai)膜(mo)盒(he)及(ji)插(cha)入(ru)部(bu)分(fen)材(cai)質(zhi)比(bi)較(jiao)重(zhong)要(yao),要(yao)選(xuan)合(he)適(shi),但(dan)連(lian)接(jie)法(fa)蘭(lan)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)材(cai)質(zhi)要(yao)求(qiu),如(ru)選(xuan)用(yong)碳(tan)鋼(gang)、鍍鉻等,這樣會節約很多資金。
隔離型壓力變送器最好選用螺紋連接形式,這樣既節約資金,安裝也方便。
對dui於yu普pu通tong型xing壓ya力li和he差cha壓ya變bian送song器qi選xuan型xing,也ye要yao考kao慮lv到dao被bei測ce介jie質zhi的de腐fu蝕shi性xing問wen題ti,但dan使shi用yong的de介jie質zhi溫wen度du可ke以yi不bu予yu考kao慮lv,因yin為wei普pu通tong型xing是shi引yin壓ya到dao表biao內nei,長chang期qi工gong作zuo時shi溫wen度du是shi常chang溫wen,但dan普pu通tong型xing使shi用yong的de維wei護hu量liang要yao比bi隔ge離li型xing大da。首shou先xian是shi保bao溫wen問wen題ti,氣qi溫wen零ling下xia時shi導dao壓ya管guan會hui結jie冰bing,變bian送song器qi無wu法fa工gong作zuo甚shen至zhi損sun壞huai,這zhe就jiu要yao增zeng加jia伴ban熱re和he保bao溫wen箱xiang等deng裝zhuang置zhi。
從(cong)經(jing)濟(ji)角(jiao)度(du)上(shang)來(lai)講(jiang),選(xuan)用(yong)變(bian)送(song)器(qi)時(shi),隻(zhi)要(yao)不(bu)是(shi)易(yi)結(jie)晶(jing)介(jie)質(zhi)都(dou)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)普(pu)通(tong)型(xing)變(bian)送(song)器(qi),而(er)且(qie)對(dui)於(yu)低(di)壓(ya)易(yi)結(jie)晶(jing)介(jie)質(zhi)也(ye)可(ke)以(yi)加(jia)吹(chui)掃(sao)介(jie)質(zhi)來(lai)間(jian)接(jie)測(ce)量(liang)(隻要工藝允許用吹掃液或氣),應用普通型變送器就是要求維護人員多進行定時檢查,包括各種導壓管是否泄漏、吹掃介質是否正常、保溫是否良好等,隻要維護好,大量使用普通型變送器一次性投資會節約很多。維護時要注意硬件維護和軟維護相結合。
從選用變送器測量範圍上來說,一般變送器都具有一定的量程可調範圍,最好將使用的量程範圍設定在它量程的1/4~3/4段,這樣精度會有所保證,對於微差壓變送器來說更是重要。實踐中有些應用場合(液位測量)需要對變送器的測量範圍遷移,根據現場安裝位置計算出測量範圍和遷移量進行遷移,遷移有正遷移和負遷移之分。
目前,智能變送器已相當普及,它的特點是精度高、可調範圍大,而且調整非常方便、穩定性好,選型時應多考慮。
按(an)照(zhao)設(she)計(ji)規(gui)範(fan),在(zai)工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)選(xuan)型(xing)中(zhong),究(jiu)竟(jing)采(cai)用(yong)氣(qi)動(dong)變(bian)送(song)器(qi)還(hai)是(shi)電(dian)動(dong)變(bian)送(song)器(qi),因(yin)其(qi)各(ge)有(you)特(te)長(chang),應(ying)該(gai)根(gen)據(ju)裝(zhuang)置(zhi)的(de)具(ju)體(ti)條(tiao)件(jian)進(jin)行(xing)綜(zong)合(he)考(kao)慮(lv)和(he)分(fen)析(xi)。以(yi)下(xia)幾(ji)點(dian)可(ke)供(gong)選(xuan)型(xing)時(shi)參(can)考(kao):
1.集中操作程度及響應速度;
2.是否與DCS計算機操作相配合;
3.經濟性、可靠性及使用維護方麵;
4.安全性(防爆、停電、氣源故障等);
5.環境條件及傳輸距離。
一般來說,下列條件以選用氣動變送器為宜:
6.自變送器至顯示調節單元間的距離較短,通常以不超過150米較為合適;
7.工藝物料是易燃易爆介質及相對濕度很大的場合;
8.要求儀表投資少、響應速度要求不快的場合;
9.一般中小型企業要求易維修,經濟可靠;
10.在以電動儀表為主的大型裝置裏,有些現場調節回路不要求引入中央控製室集中操作。
下列條件以選用電動變送器為宜:
1.變送器至顯示調節單元間的距離超過150米以上;
2.大型企業要求高度集中管理的中央控製;
3.設置有DCS計算機進行控製及管理的對象;
4.要求響應速度快,信息處理及運算複雜的場合。
實際中,在現代化生產裝置中都是發揮它們各自的特點進行混合選用的。
三、壓力變送器的選型
從物理學角度來看,任何一個物體上受到的壓力都包括大氣壓力和被測介質的壓力(一般稱為表壓)兩部分。作用在被測物體上的這兩部分壓力總和稱為絕對壓力。
P絕=P表 + 大氣壓
測ce量liang絕jue對dui壓ya力li的de儀yi表biao稱cheng為wei絕jue壓ya表biao。對dui於yu普pu通tong的de工gong業ye壓ya力li表biao測ce量liang的de都dou是shi表biao壓ya值zhi,也ye就jiu是shi絕jue對dui壓ya力li與yu大da氣qi壓ya的de壓ya差cha值zhi。當dang絕jue對dui壓ya力li大da於yu大da氣qi壓ya值zhi時shi測ce得de的de表biao壓ya值zhi為wei正zheng值zhi,稱cheng為wei正zheng表biao壓ya;當絕對壓力小於大氣壓值時測得的表壓值為負值,稱為負表壓,即真空度。測量真空度的儀表稱為真空表。
⑴為了保證壓力測量精度,最小壓力測量值應高於壓力表測量量程的1/3;
⑵對需遠距離測量或測量精度要求較高的場合,應選用壓力傳感器或壓力變送器;
⑶在測量精度要求不高時,可選擇電阻式或電感式、霍爾效應式遠傳壓力變送器;
⑷氣動基地式壓力指示調節器適宜做就地壓力指示調節;
⑸壓力變送器、壓力開關應根據安裝場所的防爆要求合理選擇。
四、差壓變送器的選型
差壓變送器根據以下幾點選型:
⑴測量範圍、需要的精度及測量功能;
⑵測量儀表麵對的環境,如石油化工的工業環境,有可熱(有毒)和爆炸危險氣氛的存在,
有較高的環境溫度等;
⑶被測介質的物理化學性質和狀態,如強酸、強堿、粘稠、易凝固結晶和汽化等工況;
⑷操作條件的變化,如介質溫度、壓力、濃度的變化。有時還要考慮到從開車到參數達到正
常生產時,氣相和液相濃度和密度的變化;
⑸被測對象容器的結構、形狀、尺寸、容器內的設備附件及各種進出口料管口都要考慮,如
塔、溶液槽、反應器、鍋爐汽包、立罐、球罐等;
⑹其它要求,如環保及衛生等要求;
⑺工程儀表選型要有統一的考慮,要求盡可能地減少規格品種,減少備品備件,以利管理;
⑻實際的工藝情況:
①考慮被測對象是屬於哪一類設備。如槽、罐類,槽的容積較小,測量的範圍不會太大,罐的容積較大,測量的範圍可能較大;
②要看介質的物化性質及潔淨程度,首選常規的差壓變送器及浮筒式液位變送器,還要對接觸介質部分的材質進行選擇;
③對有些懸浮物、泡沫等介質可用單法蘭式差壓變送器。有些易析出、易結晶的用插入式雙法蘭差壓變送器;
④對高黏度介質的液位及高壓設備的液位,由於設備無法開孔,可選用射頻液位計來測量;
⑤除了測量方法上和技術上問題以外,還有儀表的投資問題。
綜上所述,變送器的選型,技術上要可行,經濟上要合理,管理上要方便。