Hart协议差压变送器

Hart 协议差压变送器

一、差压变送器的作用

可以测压力、流量、液位

差压变送器是把压差等信号转换为标准的电信号4-20mA Q=K p

p ∆2 p ∆=gh ρ 二、差压变送器的工作原理

1 引言

在工业自动化生产中，差压变送器用于压力压差流量的测量，得到了非常广泛应用，在自动控制系统中发挥重要的作用。随着石化、钢铁、造纸、食品、医药企业自动化水平的不断提高,差压变送器的应用范围越来越广泛，生产中遇到的问题也越来越多，加之安装、使用、维护员的水平差异，使得出现的问题不能迅速解决，一定程度上影响了生产的正常进行，甚至危及生产安全，因此对现场仪表维护人员的技术水平提出了更高要求。 2 工作原理与故障诊断

2.1差压变送器工作原理

来自双侧导压管的差压直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转换器，经过放大等处理变为标准电信号输出。差压变送器的几种应用测量方式：

(1) 与节流元件相结合，利用节流元件的前后产生的差压值测量液体流量，如图1所示。

(2) 利用液体自身重力产生的压力差，测量液体的高度，如图2所示。

(3) 直接测量不同管道、罐体液体的压力差值，如图3所示。

差压变送器的安装包括导压管的敷设、电气信号电缆的敷设、差压变送器的安装。

2.2差压变送器故障诊断

变送器在测量过程中，常常会出现一些故障，故障的及时判定分析和处理，对正在进行了生产来说至关重要的。我们根据日常维护中的经验，总结归纳了一些判定分析方法和分析流程。

(1)调查法。回顾故障发生前的打火、冒烟、异味、供电变化、雷击、潮湿、误操作、误维修。

(2)直观法。观察回路的外部损伤、导压管的泄漏，回路的过热，供电开关状态等。

(3)检测法。

·.断路检测：将怀疑有故障的部分与其它部分分开来，查看故障是否消失，如果消失，则确定故障所在，否则可进行下一步查找，如：智能差压变送器不能正常Hart 远程通讯，可将电源从仪表本体上断开，用现场另加电源的方法为变送器通电进行通讯，以查看是否电缆是否叠加约2kHz 的电磁信号而干扰通讯。

·.短路检测：在保证安全的情况下，将相关部分回路直接短接，如：差变送器输出值偏小，可将导压管断开，从一次取压阀外直接将差压信号直接引到差压变送器双侧，观察变送器输出，以判断导压管路的堵、漏的连通性。

·替换检测：将怀疑有故障的部分更换，判断故障部位。如：怀疑变送器电路板发生故障，可临时更换一块，以确定原因。

·分部检测：将测量回路分割成几个部分，如：供电电源、信号输出、信号变送、信号检

测，按分部分检查，由简至繁，由表及里，缩小范围，找出故障位置。

3 典型故障案例

3.1导压管堵塞

以正导压管堵塞为例来分析导压管堵塞出现的故障现象。在仪表维护中，由于差压变送器导压管排放不及时，或介质脏、粘等原因，容易发生正负导压管堵塞现象，其表现特征为：变送器输出下降、上升或不变。当流量增加时，对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响：

设原流量为F1， P1= P1+- P1- ，F’1=K ，F’1为变化前的变送器输出值，

设增加后的流量为F2，(即：F2> F1)， P2= P2+- P2- ，F’2=K ，F’2为流量增加后的变送器输出值。

由于正压管堵塞，则当实际流量分别为F1、F2时，P1+= P2+；

当流量增加时，P2-出现如下变化：因为实际流量增加为F2，则与原流量F1时相比，管道内的静压力也相应增加，设增加值为P0，同时P2- 因管道中流体流速的增加而产生的静压减小，减小值为P0΄，此时P2-与P1- 的关系为：

P2- = P1-+ P0- P0΄

则： P2= P2+- P2- = P1+-( P1-+ P0- P0΄)= P1+( P0΄-P0)

则： F’现=K = K

样：

当 P0=P0΄时则：F’2=K =K F’2= F’1 变送器输出不变。

当 P0>P0΄时则： F’2=K =K ,F’2< F’1,变送器输出变大。

当 P0 F’1 ,变送器输出变小。

当流量减小时，对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响。

设原流量为F1， P1= P1+- P1- ，F’1=K ，F’1为变化前的变送器输出值。

设减小后的流量为F2，(即：F2> F1)， P2= P2+- P2- ，F’2=K ，F’2为流量减小后的变送器输出值。

由于正压管堵塞，则当实际流量分别为F1、F1时，P1+= P2+；

当实际流量由F1减小到F2时，管道中的静压也相应的降低，设降低值为P0；同时，当实际流量下降至F2时，P2-值也要因为管内流体流速的降低而升高，设升高值为P0’。

此时，P2-与P1-的关系为：-

P2-= P1-- P0+ P0’

P2= P2+- P2-= P1+-( P1-- P0+ P0’)= P1+( P0- P0’)

F’2=K = K

这样：

当 P0=P0΄时则：F’2=K =K F’2= F’2 变送器输出不变；

当 P0>P0΄时则： F’2=K =K ,F’2> F’1,变送器输出变大；

当 P0

一般情况下，导压管的堵原因主要是由于测量导压管不定期排污或测量介质粘稠、带颗粒物等原因造成。

3.2导压管泄漏

以正导压管泄漏来分析导压管泄漏出现的故障现象。如图1所示，莱钢集团公司某加热炉