中文名 | 變送器 | 外文名 | transmitter |
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應(yīng)????用 | 檢測工藝參數(shù)等 | 類????型 | 電子設(shè)備 |
工作原理 | 負反饋 | 所屬學(xué)科 | 自動化 |
變送器(transmitter)是把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號(或?qū)鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D(zhuǎn)換成電信號同時放大以便供遠方測量和控制的信號源)的轉(zhuǎn)換器。傳感器和變送器一同構(gòu)成自動控制的監(jiān)測信號源。不同的物理量需要不同的傳感器和相應(yīng)的變送器。變送器的種類很多,用在工控儀表上面的變送器主要有溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、電流變送器、電壓變送器等等。
變送器是基于負反饋原理工作的,它主要由測量部分、放大器和反饋部分組成。
測量部分用于檢測被測變量x,并將其轉(zhuǎn)換成能被放大器接受的輸入信號Zi(電壓、電流、位移、作用力或力矩等信號)。反饋部分則把變送器的輸出信號y轉(zhuǎn)換成反饋信號Zf,再回送至輸入端。Zi與調(diào)零信號Zo的代數(shù)和同反饋信號Zf進行比較,其差值ε送入放大器進行放大,并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準輸出信號y。
應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場、能輸出標(biāo)準信號的傳感器稱為變送器。 變送器(圖1)這個術(shù)語有時與傳感器通用。
在《自動控制原理》中,變送器是把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號的轉(zhuǎn)換器。至于有時候與傳感器通用是因為現(xiàn)代的多數(shù)傳感器的輸出信號已經(jīng)是通用的控制器可以接收的信號,此信號可以不經(jīng)過變送器的轉(zhuǎn)換直接為控制器所識別。所以,傳統(tǒng)意義上的“變送器”意義應(yīng)該是:“把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為可以被控制器或者測量儀表所接受標(biāo)準信號的儀器”。在自控中:信號源-->傳感器-->變送器-->運算器控制器-->執(zhí)行機構(gòu)-->控制輸出。
變送器種類很多,總體來說就是由變送器發(fā)出一種信號來給二次儀表使二次儀表顯示測量數(shù)據(jù)。
將物理測量信號或普通電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準電信號輸出或能夠以通訊協(xié)議方式輸出的設(shè)備。一般分為:溫度/濕度變送器,壓力變送器,差壓變送器,液位變送器,電流變送器,電量變送器,流量變送器,重量變送器等。
變送器(transmitter)是把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號(或?qū)鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D(zhuǎn)換成電信號同時放大以便供遠方測量和控制的信號源)的轉(zhuǎn)換器。傳感器和變送器一同構(gòu)成自動控制的監(jiān)測信...
GB/T 17614.1-1998 工業(yè)過程控制系統(tǒng)用變送器 第1部分:性能評定方法變送器 transmiter響應(yīng)被測變量以產(chǎn)生一個與被測變量值有規(guī)定連續(xù)關(guān)系供傳送的標(biāo)準化輸出信號的裝置。在自動控制...
PDS與EJA質(zhì)量都是很好的,PDS是川儀與德國西門子合作的,EJA是與日本橫河合作的。以上2款變送器都可以采購使用,不差錢的話建議選購EJA,更穩(wěn)定些,更高端些。以上2款變送器,我是川儀一級代理商,...
變送器保護功能
1、輸 變送器(圖2)入過載保護;
2、輸出過流限制保護;
3、輸出電流長時間短路保護;
4、兩線制端口瞬態(tài)感應(yīng)雷與浪涌電流TVS抑制保護;
5、工作電源過壓極限保護≤35V;
6、工作電源反接保護。
1、變送器按輸出信號類型可分為電流輸出型和電壓輸出型兩種。
(1)電壓輸出變送器具有恒壓源的性質(zhì),PLC模擬量輸入模塊的電壓輸入端的阻抗很高,如果傳輸距離較遠,微小的干擾信號電流在模塊的輸入阻抗上將產(chǎn)生較高的干擾電壓,所以遠程傳送的模擬電壓信號的抗干擾能力較差。但適合于將同一信號送到并聯(lián)的多個儀表上,且安裝簡單,拆裝其中某個儀表不會影響其他儀表的工作,對輸出級的耐壓要求降低,從而提高了儀表的可靠性。電壓信號的范圍為1~5 V、0~10 v、一10~10 V,首先為1~5 V、0~10 V。
(2)電流輸出型變送器具有恒流源的性質(zhì),恒流源的內(nèi)阻很大。PLC模擬量輸入模塊的輸入為電流時,輸入阻抗較低,線路上的干擾信號在模塊上產(chǎn)生的干擾電壓很低,所以模擬量電流信號適用于遠程傳輸,在使用屏蔽電纜信號線時可達數(shù)百米。電流信號的標(biāo)準為0~10 mA、0~20 mA、4~20 mA,首選為4~20 mA,0 mA通常被用作電路故障或電源故障指示信號。
電流信號傳輸與電壓信號傳輸各有特點。電流信號適合于遠距離傳輸,電壓信號使儀表可采用“并聯(lián)制”連接。因此在控制表系統(tǒng)中,進出控制室的傳輸信號采用電流信號,控制室內(nèi)部各儀表間的聯(lián)絡(luò)采用電壓信號,即連線的方式是電流傳輸、并聯(lián)接收電壓信號的方式。
變送器分為二線制和四線制兩種。四線制變送器有兩根電源線和兩根信號線,對電流信號的零點幾元件的功耗無嚴格要求。二線制變送器只有兩根外部接線,它們既是電源線又是信號線,電流信號的下限不能為零,但二線制變送器的接線少,傳送距離長,在工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。
2、根據(jù)所使用的能源不同,變送器分為氣動變送器和電動變送器兩種。
(1)氣動變送器
氣動變送器以干燥、潔凈的壓縮空氣作為能源,它能將各種被測參數(shù)(如溫度、壓力、流量和液位等)變換成0.02~0.1IMPa的氣壓信號,以便傳送給調(diào)節(jié)、顯示等單元組合式儀表,供指示、記錄或調(diào)節(jié)。氣動變送器的結(jié)構(gòu)比較簡單,工作比較可靠,對電磁場、放射線及溫度、濕度等環(huán)境影響的抗干擾能力較強,能防火、防爆,價格也比較便宜;缺點是響應(yīng)速度較慢,傳送距離受到限制,與計算機連接比較困難。
(2)電動變送器
電動變送器以電為能源,信號之間聯(lián)系比較方便,適用于遠距離傳送,便于與電子計算機連接。近年來也可做到防爆以利安全使用。其缺點是投資一般較高,受溫度、濕度、電磁場和放射線的干擾影響較大:電動變送器能將各種被測參數(shù)變換為0~10V或4~20mA(直流電流的統(tǒng)一標(biāo)準信號),以便傳送給自動控制系統(tǒng)中的其他單元。
變送器是中文名字,英文是:TRANSMITTER
顧名思義,變送器含有“變”和“送”之意。
所謂“變”,是指將各種從傳感器來的物理量,轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N電信號。比如:利用熱電偶,將溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱?;利用電流互感器,將大電流轉(zhuǎn)換為小電流。由于電信號最容易處理,所以,現(xiàn)代變送器,均將各種物理信號,轉(zhuǎn)變成電信號。因此,我們說的變送器,通常都變成了“電”。
所謂“送”,是指將各種已變成的電信號,為了便于其他儀表或控制裝置接收和傳送,又一次通過電子線路,將傳感器來的電信號,統(tǒng)一化(比如4-20MA)。方法是通過多個運算放大器來實現(xiàn)。這種“變”+“送”,就組成了現(xiàn)代最常用的變送器。
比如:SST3-AD 就是一種將電流互感器的輸出電流,轉(zhuǎn)變成標(biāo)準的4-20MA的電流變送器;再比如:SST4-LD,可以將重量傳感器來的重量信號,轉(zhuǎn)變成標(biāo)準的4-20MA的重量變送器。[1]
電路中影響變送器精度的因素很多,主要的有以下幾種。
(1)非線性元件的影響 常規(guī)的電壓、電流變送器多為交流變換器(小互感器),次級工頻交流信號經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后獲得最終的直流信號。由于整流二極管,它們是非線性器件,因此它的電壓、電流曲線均存在非線性特征。
(2)變送器鐵芯的影響常規(guī)變送器變換中均采用鐵芯材料作為導(dǎo)磁介質(zhì)。一方面由于鐵磁材料所表現(xiàn)出來的非線性特征(磁化喵線的起始區(qū)和飽和區(qū)),并非是一種理想的線性傳輸關(guān)系,因此必然會對變送器的精度產(chǎn)生影響。另一方面,由于鐵磁材料的磁滯性,鐵芯對變送器的精度也會產(chǎn)生影響。一般在工頻范圍內(nèi),常規(guī)的硅鋼片滯后角度在0°~15°內(nèi)變化,而這個滯后角度的存在相當(dāng)于增加了無功功率的成分,由于常規(guī)功率變送器是把電壓和電流信號通過乘法器運算得出功率,所以這個滯后角度也會影響到功率變送器的精度。
(3)運算放大器的影響 常規(guī)電量變送器大多由運算放大器組成,溫度對運算放大器的工作影響很大,溫度發(fā)生變化,“零”點漂移,使得工作點不穩(wěn)定,直接影響了變送器的精度和可靠性。
(4)變送器整定值選取的影響 變送器的整定值雖然在選取時盡可能接近滿值,但實際使用時變送器往往不能工作在線性區(qū)而造成誤差。
(5)阻抗不匹配造成的誤差影響
(6)系統(tǒng)不平衡的影響 常規(guī)變送器計算功率一般近似認為系統(tǒng)是平衡的,但實際上是不平衡的,系統(tǒng)的這種不平衡往往也對變送器的精度產(chǎn)生影響。
生產(chǎn)資料市場化以后,加劇激烈的競爭, 變送器(圖3)真假優(yōu)劣難辨,又因變送器是邊緣學(xué)科,很多工程設(shè)計人員對此較陌生,有些廠家產(chǎn)品工業(yè)級別和民用商用級別指標(biāo)混淆(工業(yè)級的價格是民用商用級的2-3倍)。
以常用的0.5級精度的電流電壓變送器為例,從以下方法著手來辨別真假優(yōu)劣:
1、基準要穩(wěn),4mA是對應(yīng)的輸入零位基準,基準不穩(wěn),談何精度線性度,冷開機3分鍾內(nèi)4mA的零位漂移變化不超過4.000mA0.5%以內(nèi);(即3.98-4.02mA),負載250Ω上的壓降為0.995-1.005V,國外IC芯片多用昂貴的能隙基準,溫漂系數(shù)每度變化10ppm;
2、內(nèi)電路總計消耗電流<4mA,加整定后等于4.000mA,而且有源整流濾波放大恒流電路不因原邊輸入變化而消耗電流也隨之變化,國外IC心片采用恒流供電;
3、當(dāng)工作電壓24.000V時,滿量程20.000mA時,滿量程20.000mA的讀數(shù)不會因負載0-700Ω變化而變化;變化不超過20.000mA0.5%以內(nèi);
4、當(dāng)滿量程20.000mA時,負載250Ω時, 變送器(圖4)滿量程20.000mA的讀數(shù)不會因工作電壓15.000V-30.000V變化而變化;變化不超過20.000mA0.5%以內(nèi);
5、當(dāng)原邊過載時,輸出電流不超過25.000mA+10%以內(nèi),否則PLC/DCS內(nèi)供變送器用的24V工作電源和A/D輸入箝位電路因功耗過大而損壞,另外變送器內(nèi)的射隨輸出亦因功耗過大而損壞,無A/D輸入箝位電路的更遭殃;
6、當(dāng)工作電壓24V接反時不得損壞變送器,必須有極性保護;
7、當(dāng)兩線之間因感應(yīng)雷及感應(yīng)浪涌電壓超過24V時要箝位,不得損壞變送器;一般在兩線之間并聯(lián)1-2只TVS瞬態(tài)保護二極管1.5KE可抑制每20秒間隔一次的20毫秒脈寬的正反脈沖的沖擊,瞬態(tài)承受沖擊功率1.5KW-3KW;
8、產(chǎn)品標(biāo)示的線性度0.5%是絕對誤差還是相對誤差,可以按以下方法來辨別方可一目了然:符合下述指標(biāo)是真的線性度0.5%;
原邊輸入為零時輸出4mA正負0.5%(3.98-4.02mA), 變送器(圖5)負載250Ω上的壓降為0.995-1.005V;
原邊輸入10%時輸出5.6mA正負0.5%(5.572-5.628mA)負載250歐姆上的壓降為1.393-1.407V;
原邊輸入25%時輸出8mA正負0.5%(7.96-8.04mA)負載250Ω上的壓降為1.990-2.010V;
原邊輸入50%時輸出12mA正負0.5%(11.94-12.06mA)負載250Ω上的壓降為2.985-3.015V;
原邊輸入75%時輸出16mA正負0.5%(15.92-16.08mA)負載250Ω上的壓降為3.980-4.020V;
原邊輸100%時輸出20mA正負0.5%(19.90-20.10mA)負載250Ω上的壓降為4.975-5.025V。
9、原邊輸入過載時必須限流: 變送器(圖6)原邊輸入過載大于125%時輸出過流限制25mA+10%(25.00-27.50mA)負載250Ω上的壓降為6.250-6.875V;
10、感應(yīng)浪涌電壓超過24V時有無箝位的辨別:在兩線輸出端口并一個交流50V指針式表頭,用交流50V接兩根線去瞬間碰一下兩線輸出端口,看有無箝位,箝位多少伏可一目了然啦;
11、有無極性保護的辨別:用指針式萬用表Ω乘10K檔正反測量兩線輸出端口,總有一次Ω阻值無限大,就有極性保護;
12、有無極輸出電流長時間短路保護:原邊輸入100%時或過載大于125%-200%時,將負載250Ω短路,測量短路保護限制是否在25mA+10%;
13、工業(yè)級別和民用商用級別的辨別:工業(yè)級別工作溫度范圍是-25度到+70度,溫漂系數(shù)是每度變化100ppm,即溫度每度變化1度,精度變化為萬分之一;民用商用級別工作溫度范圍是0度(或-10度)到+70度(或+50度),溫漂系數(shù)是每度變化250ppm,即溫度每度變化1度,精度變化為萬分之二點五;電流電壓變送器的溫漂系數(shù)可以用恒溫箱或高低溫箱來試驗驗證較繁瑣。
上述13種方法同樣可用與其它變送器真假優(yōu)劣的辨別。
變送器的作用是檢測工藝參數(shù)并將測量值以特定的信號形式傳送出去,以便進行顯示、調(diào)節(jié)。
在自動檢測和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的作用是將各種工藝參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位、成分等物理量變換成統(tǒng)一標(biāo)準信號,再傳送到調(diào)節(jié)器和指示記錄儀中,進行調(diào)節(jié)、指示和記錄。
常規(guī)的變送器無論怎樣提高精度,但仍然克服不了它固有的工作特性,誤差是不可避免的。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,為高性能變送器的研發(fā)、生產(chǎn)提供廣闊的前景。單片機交流采樣變送器具有很高的性價比,精度較高,工作穩(wěn)定可靠,不用經(jīng)常調(diào)校。
單片機交流采樣變送器具有以下特點。
(1)采樣周期和采樣時機
1)采樣周期的選擇在電網(wǎng)中高次諧波分量不大的情況下,采樣周期可選取8次、12次等低速率方式,這對單片機及其設(shè)備的要求較低,數(shù)據(jù)處理也簡單;如果電網(wǎng)中高次諧波分量較大,這時就必須提高采樣速率。
2)采樣的時機選擇特別是在低速率采樣方式中,如果采樣時機恰好在高次諧波的峰谷點,將對精度有很大的影響。所以,在器件和技術(shù)允許范圍內(nèi),應(yīng)盡量提高采樣頻率,這樣對電網(wǎng)中的干擾影響起抑制作用。
(2)鐵芯非線性補償單片機交流采樣變送器能實現(xiàn)分段對鐵芯的非線性補償。根據(jù)精度要求和鐵芯本身的特性,對每個鐵芯有一個相對應(yīng)的補償曲線,并且可以實現(xiàn)分段補償。
(3)鐵芯磁滯角度的補償 由于單片機具有存儲功能,鐵芯的磁滯角補償變得很簡單。在對鐵芯進行磁滯角測量后,把每個鐵芯的磁滯角度存入單片機,通過程序作相移處理。這種補償完全可理想化。
1、安裝時應(yīng)使變送器的壓力敏感件軸向垂直于重力方向,如果安裝條件限制,則應(yīng)安裝固定后調(diào)整變送器零位到標(biāo)準值。
2、殘存的壓力釋放不出,因此傳感器零位又下不來。排除此原因的最佳方法是將傳感器卸下,直接察看零位是否正常,如果正常更換密封圈再試。
3、加壓變送器輸出不變化,再加壓變送器輸出突然變化,泄壓變送器零位回不去。 產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因極有可能是壓力傳感器密封圈引起的。
4、是否符合供電要求;電源與變送器及負載設(shè)備之間有無接線錯誤。如果變送器接線端子上無電壓或極性接反均可造成變送器無電壓信號輸出。
5、壓力傳感器及變送器的外殼一般需接地,信號電纜線不得與動力電纜混合鋪設(shè),傳感器及變送器周圍應(yīng)避免有強電磁干擾。傳感器及變送器在使用中應(yīng)按行業(yè)規(guī)定進行周期檢定。
6、用戶在選擇壓力傳感器及變送器時,應(yīng)充分了解壓力測量系統(tǒng)的工況,根據(jù)需要合理選擇,使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài),并可降低工程造價。
7、通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測量膜片兩側(cè)。測量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個電容器。
8、壓力變送器要求每周檢查一次,每個月檢驗一次,主要是清除儀器內(nèi)的灰塵,對電器元件認真檢查,對輸出的電流值要經(jīng)常校對,壓力變送器內(nèi)部是弱電,一定要同外界強電隔開。
變送器的種類很多,用在工控儀表上面的變送器主要有溫度變送器, 變送器(圖9)壓力變送器,流量變送器,電流變送器,電壓變送器等等。
變送器在儀器、儀表和工業(yè)自動化領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。與傳感器不同,變送器除了能將非電量轉(zhuǎn)換成可測量的電量外,一般還具有一定的放大作用。
一體化溫度變送器一般由測溫探頭(熱電偶或熱電阻傳感器)和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內(nèi),從而形成一體化的變送器。一體化溫度變送器一般分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。
熱電阻溫度變送器是由基準單元、R/V轉(zhuǎn)換單元、線性電路、 變送器(圖11)反接保護、限流保護、V/I轉(zhuǎn)換單元等組成。測溫?zé)犭娮栊盘栟D(zhuǎn)換放大后,再由線性電路對溫度與電阻的非線性關(guān)系進行補償,經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換電路后輸出一個與被測溫度成線性關(guān)系的4~20mA的恒流信號。
熱電偶溫度變送器一般由基準源、冷端補償、放大單元、線性化處理、V/I轉(zhuǎn)換、斷偶處理、反接保護、限流保護等電路單元組成。它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢經(jīng)冷端補償放大后,再帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差,最后放大轉(zhuǎn)換為4~20mA電流輸出信號。為防止熱電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故,變送器中還設(shè)有斷電保護電路。當(dāng)熱電偶斷絲或接解不良時,變送器會輸出最大值(28mA)以使儀表切斷電源。
一體化溫度變送器具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省引線、輸出信號大、抗干擾能力強、線性好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護和限流保護、工作可靠等優(yōu)點。
一體化溫度變送器的輸出為統(tǒng)一的4~20mA信號;可與微機系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配使用。也可用戶要求做成防爆型或防火型測量儀表。
電容式物位變送器適用于工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中進行測量和控制生產(chǎn)過程, 變送器(圖13)主要用作類導(dǎo)電與非導(dǎo)電介質(zhì)的液體液位或粉粒狀固體料位的遠距離連續(xù)測量和指示。
電容式液位變送器由電容式傳感器與電子模塊電路組成,它以兩線制4~20mA恒定電流輸出為基型,經(jīng)過轉(zhuǎn)換,可以用三線或四線方式輸出,輸出信號形成為1~5V、0~5V、0~10mA等標(biāo)準信號。電容傳感器由絕緣電極和裝有測量介質(zhì)的圓柱形金屬容器組成。當(dāng)料位上升時,因非導(dǎo)電物料的介電常數(shù)明顯小于空氣的介電常數(shù),所以電容量隨著物料高度的變化而變化。變送器的模塊電路由基準源、脈寬調(diào)制、轉(zhuǎn)換、恒流放大、反饋和限流等單元組成。采用脈寬調(diào)特原理進行測量的優(yōu)點是頻率較低,對周圍元射頻干擾、穩(wěn)定性好、線性好、無明顯溫度漂移等。
超聲波變送器分為一般超聲波變送器(無表頭)和一體化超聲波變送器兩類,一體化超聲波變送器較為常用。
一體化超聲波變更新器由表頭(如LCD顯示器)和探頭兩部分組成, 變送器(圖14)這種直接輸出4~20mA信號的變送器是將小型化的敏感元件(探頭)和電子電路組裝在一起,從而使體積更小、重量更輕、價格更便宜。超聲波變送器可用于液位。物位的測量和開渠、明渠等流量測量,并可用于測量距離。
銻電極酸度變送器是集PH檢測、自動清洗、電信號轉(zhuǎn)換為一體的工業(yè)在線分析儀表,它是由銻電極與參考電極組成的PH值測量系統(tǒng)。在被測酸性溶液中,由于銻電極表面會生成三氧化二銻氧化層,這樣在金屬銻面與三氧化二銻之間會形成電位差。該電位差的大小取決于三所氧化二銻的濃度,該濃度與被測酸性溶液中氫離子的適度相對應(yīng)。如果把銻、三氧化二銻和水溶液的適度都當(dāng)作1,其電極電位就可用能斯特公式計算出來。
銻電極酸度變送器中的固體模塊電路由兩大部分組成。為了現(xiàn)場作用的安全起見,電源部分采用交流24V為二次儀表供電。這一電源除為清洗電機提供驅(qū)動電源外,還應(yīng)通過電流轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電壓,以供變送電路使用。第二部分是測量變送器電路, 變送器(圖15)它把來自傳感器的基準信號和PH酸度信號經(jīng)放大后送給斜率調(diào)整和定位調(diào)整電路,以使信號內(nèi)阻降低并可調(diào)節(jié)。將放大后的PH信號與溫度被償
信號進行迭加后再差進轉(zhuǎn)換電路,最后輸出與PH值相對應(yīng)的4~20mA恒流電流信號給二次儀表以完成顯示并控制PH值。
酸、堿、鹽濃度變送器通過測量溶液電導(dǎo)值來確定濃度。它可以在線連續(xù)檢測工業(yè)過程中酸、堿、鹽在水溶液中的濃度含量。這種變送器主要應(yīng)用于鍋爐給水處理、化工溶液的配制以及環(huán)保等工業(yè)生產(chǎn)過程。
酸、堿、鹽濃度變送器的工作原理是:在一定的范圍內(nèi),酸堿溶液的濃度與其電導(dǎo)率的大小成比例。因而,只要測出溶液電導(dǎo)率的大小變可得知酸堿濃度的高低。當(dāng)被測溶液流入專用電導(dǎo)池時,如果忽略電極極化和分布電容,則可以等效為一個純電阻。在有恒壓交變電流流過時, 變送器(圖16)其輸出電流與電導(dǎo)率成線性關(guān)系,而電導(dǎo)率又與溶液中酸、堿濃度成比例關(guān)系。因此只要測出溶液電流,便可算出酸、堿、鹽的濃度。
酸、堿、鹽濃度變送器主要由電導(dǎo)池、電子模塊、顯示表頭和殼體組成。電子模塊電路則由激勵電源、電導(dǎo)池、電導(dǎo)放大器、相敏整流器、解調(diào)器、溫度補償、過載保護和電流轉(zhuǎn)換等單元組成。
它是通過測量溶液的電導(dǎo)值來間接測量離子濃度的流程儀表(一體化變送器),可在線連續(xù)檢測工業(yè)過程中水溶液的電導(dǎo)率。
由于電解質(zhì)溶液與金屬導(dǎo)體一樣的電的良導(dǎo)體,因此電流流過電解質(zhì)溶液時必有電阻作用,且符合歐姆定律。但液體的電阻溫度特性與金屬導(dǎo)體相反,具有負向溫度特性。為區(qū)別于金屬導(dǎo)體,電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力用電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))或電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))來表示。當(dāng)兩個互相絕緣的電極組成電導(dǎo)池時,若在其中間放置待測溶液,并通以恒壓交變電流,就形成了電流回路。如果將電壓大小和電極尺寸固定,則回路電流與電導(dǎo)率就存在一定的函數(shù)關(guān)系。這樣,測了待測溶液中流過的電流,就能測出待測溶液的電導(dǎo)率。
電導(dǎo)變送器的結(jié)構(gòu)和電路與酸、堿、鹽濃度變送器相同。
智能式變送器是由傳感器和微處理器(微機)相結(jié)構(gòu)而成的。 變送器(圖17)它充分利用了微處理器的運算和存儲能力,可對傳感器的數(shù)據(jù)進行處理,包括對測量信號的調(diào)理(如濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等)、數(shù)據(jù)顯示、自動校正和自動補償?shù)取?/p>
微處理器是智能式變送器的核心。它不但可以對測量數(shù)據(jù)進行計算、存儲和數(shù)據(jù)處理,還可以通過反饋回路對傳感器進行調(diào)節(jié),以使采集數(shù)據(jù)達到最佳。由于微處理器具有各種軟件和硬件功能,因而它可以完成傳統(tǒng)變送器難以完成的任務(wù)。所以智能式變送器降低了傳感器的制造難度,并在很大程主上提高了傳感器的性能。另外,智能式變送器還具有以下特點:
1、具有自動補償能力,可通過軟件對傳感器的非線性、溫漂、時漂等進行自動補償;
2、可自診斷,通電后可對傳感器進行自檢,以檢查傳感器各部分是否正常,并作出判斷;
3、數(shù)據(jù)處理方便準確,可根據(jù)內(nèi)部程序自動處理數(shù)據(jù), 變送器(圖18)如進行統(tǒng)計處理、去除異常數(shù)值等;
4、具有雙向通信功能。微處理器不但可以接收和處理傳感器數(shù)據(jù),還可將信息反饋至傳感器,從而對測量過程進行調(diào)節(jié)和控制;
5、可進行信息存儲和記憶,能存儲傳感器的特征數(shù)據(jù)、組態(tài)信息和補償特性等;
6、具有數(shù)字量接口輸出功能,可將輸出的數(shù)字信號方便地和計算機或現(xiàn)場總線等連接。[1]
壓力變送器的技術(shù)發(fā)展:
壓力、差壓變送器是過程變量變送器中最重要的一類,應(yīng)用范圍很廣,除了可用于壓力、差壓測量之外,還可用于流量、液位、比重等其他參數(shù)測量。一條5000t/d的水泥生產(chǎn)線,在工藝流程各關(guān)鍵部位必須設(shè)置壓力變送器,如在窯頭、窯尾,各級預(yù)熱器的頂部和底部,各次風(fēng)管和冷卻機各室等,以監(jiān)控工藝正常運行。據(jù)統(tǒng)計,一條新型干法水泥生產(chǎn)線共需設(shè)置壓力變送器約為80臺。
壓力變送器按測量機理來分,最常用的有電容式、電感式、擴散硅、振弦式等。除了用于測窯頭負壓的DR型微差壓變送器的精確度是0.5%以外,其余大多是0.25%,它的特點是采用4mA~20mA傳輸?shù)哪M儀表,就地顯示表頭為指針式,量程比在6:1左右,穩(wěn)定性為6個月,這是第一代模擬式變送器。第二代產(chǎn)品是智能變送器,所謂智能的概念是:傳感器和變送器是由微處理器驅(qū)動,并且具有通信與自我診斷的能力。智能壓力變送器除了有高精確度(0.1%~0.075%),大量程比(最大可到100:1)和高穩(wěn)定性(1~5年)外,它一般帶有HART協(xié)議或生產(chǎn)公司的協(xié)議,后期的產(chǎn)品還帶有符合現(xiàn)場總線國際標(biāo)準的FF或PROFIBUS-PA協(xié)議,它就地顯示表改為數(shù)字式,還可用手操器或在控制系統(tǒng)遠程組態(tài),實現(xiàn)遠方設(shè)定或遠方修改變送器組態(tài)數(shù)據(jù)。
進入21世紀,第三代變送器——數(shù)字智能式變送器又逐步進入人們的視野。第三代變送器由于采用了先進的檢測技術(shù),消除了濕氣、粉塵及其他現(xiàn)場惡劣環(huán)境對變送器測量的影響,精確度更高,據(jù)稱它的精確度均優(yōu)于0.05%;量程分檔更細,量程比擴大到200?1;穩(wěn)定性達到5年以上;通訊協(xié)議更全,新的變送器還通過了安全論證,能保證在工藝條件超過臨界值時安全停機。由于第二代變送器已能滿足水泥廠監(jiān)控要求,且第三代變送器價格還較高,故筆者認為在水泥廠暫不宜推廣。
智能溫度變送器的技術(shù)發(fā)展:
溫度也是過程變量變送器中很重要的一類,它是測量流量、密度及其他過程變量的基本要素之一。一條5000t/d的水泥生產(chǎn)線,在工藝流程及重要設(shè)備的關(guān)鍵部位必須設(shè)置溫度變送器,據(jù)統(tǒng)計,一條新型干法水泥生產(chǎn)線共需設(shè)置壓力變送器約為80~100臺。
基于在溫度測量的發(fā)展上已取得了巨大進步,它也促進了在過程控制工業(yè)領(lǐng)域中溫度變送器精確度、可靠性和重復(fù)性的提高,同時也為過程控制質(zhì)量的不斷提高做出了貢獻。
所謂智能溫度變送器指的是將溫度傳感器技術(shù)和附加的電子部件結(jié)合在一起的一種溫度變送器,它可以實現(xiàn)遠方設(shè)定或遠方修改組態(tài)數(shù)據(jù)??v觀當(dāng)前的溫度變送器市場及水泥行業(yè)的應(yīng)用,主要有三大類不同的智能溫度變送器產(chǎn)品。從應(yīng)用和成本的角度來看,每一類智能溫度變送器都有其優(yōu)點和不足之處。
1、防風(fēng)雨型溫度變送器這類溫度變送器通常裝在對變送器性能有很高要求、苛刻的應(yīng)用場合,如在窯尾、分解爐、五級預(yù)熱器等。這類溫度變送器被封裝在密封的殼體內(nèi),而這種殼體通常由不銹鋼制成,其特點是精確度高、可靠性高、安全性好、防風(fēng)雨,它的主要缺點是價格較高。它通常都帶有現(xiàn)場表頭,可現(xiàn)場監(jiān)視、調(diào)整和組態(tài)。
2、DIN導(dǎo)軌安裝、儀表盤安裝型溫度變送器這類溫度變送器可以采用DIN導(dǎo)軌安裝,通常在控制室內(nèi)安裝使用。它價格便宜,安裝和維護簡單,可以通過改變組態(tài)來匹配不同類型的溫度傳感器。由于同遠程安裝的傳感器之間的連接導(dǎo)線較長導(dǎo)致測量精確度較低。在水泥廠磨系統(tǒng)可推薦使用這類溫度變送器。
3、一體化溫度變送器這類溫度變送器可以直接安裝在溫度傳感器的DIN連接頭上,它的優(yōu)點是安裝費用低廉,體積小巧,兼容各種類型的溫度傳感器。由于這種溫度變送器直接安裝在溫度傳感器的接頭上,所以電氣連接和傳感器接線都非常簡單。水泥廠的窯系統(tǒng)除要求高的部位外,可采用一體化溫度變送器,磨系統(tǒng)也可選用。
智能溫度變送器所采用的通訊協(xié)議和壓力變送器一樣,處于支配地位是HART協(xié)議,另外還帶有符合現(xiàn)場總線國際標(biāo)準的FF或PROFIBUS-PA協(xié)議的產(chǎn)品。
過程變量變送器的技術(shù)發(fā)展:
當(dāng)前過程變量變送器主要發(fā)展趨勢是無線應(yīng)用、更小的外形尺寸及多變量過程變送器的應(yīng)用。由于有些水泥大集團局部輔助流程已采用了無線技術(shù),無線變送器也將受到我國水泥行業(yè)的關(guān)注。將無線功能加到過程變量變送器是物有所值,考慮到有些水泥廠占有的物理空間很大,有些工藝測量的位置難于安裝,而有些工藝測量點環(huán)境十分惡劣,用傳統(tǒng)的硬連線安裝器件成本又過高,如果消除過程變量變送器和控制電路之間連接,改用無線通訊能夠節(jié)約能源,減少配線和維護費用,故將無線功能加到過程變量變送器是物有所值。
在新型干法水泥生產(chǎn)線中,過程變量變送器作為監(jiān)控的眼睛是非常重要的,它精確度、可靠性、穩(wěn)定性、安全性的提高,為過程控制質(zhì)量和最終產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高做出了貢獻。
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差壓變送器和壓力變送器在結(jié)構(gòu)和安裝、選型上有什么區(qū)別 電器儀表 2010-06-05 09:47:42 閱讀 48 評論 0 字號:大中小 訂閱 1、變送器的主要種類 變送器的應(yīng)用最廣泛、最普遍,變送器大體分為壓力變送器和差壓變送器。變送器常用來測量壓力、差壓、真空、液位、流量和密度等。 變送器有兩線制和四線制之分,兩線制變送器尤多;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(yīng)用場合有本安型和隔爆型之分;按應(yīng)用工況變送器的主要種類如下: 低(微)壓 /低差壓變送器; 中壓 /中差壓變送器; 高壓 /高差壓變送器; 絕壓 / 真空 /負壓差壓變送器;高溫 /壓力、差壓變送器; 耐腐 蝕 /壓力、差壓變送器; 易結(jié)晶 /壓力、差壓變送器。 變送器的選型通常根據(jù)安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能、經(jīng)濟性和應(yīng)用介質(zhì)等方面考慮。實際運用中分為直接測量和間接測量;其用途
變送器是把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號(或?qū)鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D(zhuǎn)換成電信號同時放大以便供遠方測量和控制的信號源)的轉(zhuǎn)換器。傳感器和變送器一同構(gòu)成自動控制的監(jiān)測信號源。不同的物理量需要不同的傳感器和相應(yīng)的變送器。變送器的種類很多,用在工控儀表上面的變送器主要有溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、電流變送器、電壓變送器等等。
變送器包括HP型(高靜壓)變送器和DR型(微差壓)變送器、智能型變送器三種類型。
以上兩類變送器與智能放大板組合,可構(gòu)成智能型差壓變送器,它可通過符合HART協(xié)議的手操器相互通訊,進行設(shè)定和監(jiān)控。
HP型高靜壓變送器是一種適用于石化和電站高壓裝置的差壓變送器,由于其耐壓高達32MPa,并可承受單向過載壓力而不被損壞,因此能可靠地用于高壓系統(tǒng)的差壓測量。
DR型微變送器可以將微小差壓轉(zhuǎn)換成4-20mA.Dc信號,它采用專門設(shè)計的放大線路板和特殊的溫度補償工藝,性能穩(wěn)定可靠。它是用于爐膛燃燒室微壓、一次和二次風(fēng)量及氣流損耗檢測的理想產(chǎn)品。
變送器的探頭為316不銹鋼結(jié)構(gòu),可直接將其投入到被測液體中使用。傳感器芯片由316不銹鋼膜片與介質(zhì)隔離,從而保證了它測量多種介質(zhì)的液位。電氣盒由電路腔室和接線腔室組成。零點和量程可在電路板上調(diào)節(jié)。
壓力變送器變送器
?擴散硅壓力變送器具有工作可靠、性能穩(wěn)定、安裝使用方便、體積小、重量輕、性能價格比高等特點,能在各種正負壓力測量中得到廣泛應(yīng)用。采用進口擴散硅或芯體作為壓力檢測元件,傳感器信號經(jīng)高性能電子放大器轉(zhuǎn)換成0-10mA或4-20mA統(tǒng)一輸出信號??商娲鷤鹘y(tǒng)的遠傳壓力表,霍爾元件、差動變送器,并具有DDZ-Ⅱ及DDZ-Ⅲ型變送器性能。能與各種型號的動圈式指示儀、數(shù)字壓力表、電子電位差計配套使用,也能與智能調(diào)節(jié)儀或計算機系統(tǒng)配套使用。
擴散硅變送器選用進口擴散硅壓力芯片制成,當(dāng)外界液位發(fā)生變化時,壓力作用在不銹鋼隔離膜片上,通過隔離硅油傳遞到擴散硅壓力敏感元件上引起電橋輸出電壓變化,經(jīng)過精密的補償技術(shù)、信號處理技術(shù)、轉(zhuǎn)換成標(biāo)準的電流信號。該電流信號的變化正比于液位的變化。
1)使用被測介質(zhì)廣泛,可測油、水及與316不銹鋼和304不銹鋼兼容的糊狀物,具有一定 的防腐能力。
2)高準確度、高穩(wěn)定性、選用進口原裝傳感器,線性好,溫度穩(wěn)定性高。
3)體積小、重量輕、安裝、調(diào)試、使用方便
4)不銹鋼全封閉外殼,防水好。
5)壓力傳感器直接感測被測液位壓力,不受介質(zhì)起泡、沉積的影響。
當(dāng)壓力信號作用于傳感器時,壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)差分放大和輸出放大器放大,最后經(jīng)V/A電壓電流轉(zhuǎn)換成與被測介質(zhì)(液體)的液位壓力成線性對應(yīng)關(guān)系的4-20mA標(biāo)準電流輸出信號。主要技術(shù)參數(shù) 電源:24VDC 輸出4~20mA 二線制 零位可調(diào)范圍:±5%F.S 量程調(diào)節(jié)比:3:1以上 量程范圍:-100kPa~0~60MPa 負載特性:負載在0~600Ω內(nèi)(24VDC供電)維持恒流輸出 隔爆型d Ⅱ BT4,本安型 ia Ⅱ CT5 過壓極限:2倍于以上限壓力 溫度范圍:過程:-20~60℃ 精度等級:±0.5% 穩(wěn)定性:±0.2%F.S 重量:約1kg 特點分析
● 精度高
● 量程、零點外部連續(xù)可調(diào) ?擴散硅壓力變送器● 穩(wěn)定性能好
● 正遷移可達500%、負遷移可達600%
● 二線制
● 阻尼可調(diào)、耐過壓
● 固體傳感器設(shè)計
● 無機械可動部件、維修量少
● 重量輕(2.4kg)
● 全系列統(tǒng)一結(jié)構(gòu)、互換性強
● 小型化(166mm總高)
● 接觸介質(zhì)的膜片材料可選
● 單邊抗過壓強
● 低壓澆鑄鋁合金殼體
●超級的測量性能,用于壓力、差壓、液位、流量測量
●數(shù)字精度:+(-)0.05%
●模擬精度:+(-)0.75%+(-)0.1%F.S
●全性能:+(-)0.25F.S
●穩(wěn)定性:0.25% 60個月
●量程比:100:1
●測量速率:0.2S
●小型化(2.4kg)全不銹鋼法蘭,易于安裝
●過程連接與其它產(chǎn)品兼容,實現(xiàn)最佳測量
●世界上唯一采用H合金護套的傳感器(專利技術(shù)),實現(xiàn)了優(yōu)良的冷、熱穩(wěn)定性
●采用16位計算機的智能變送器
●標(biāo)準4-20mA,帶有基于HART協(xié)議的數(shù)字信號,遠程操控
●支持向現(xiàn)場總線與基于現(xiàn)場控制的技術(shù)的升級。