差压变送器的迁移及故障诊断

差压变送器的迁移及故障诊断

摘 要： 本文详细论述了差压变送器工作原理、差压变送器测液面迁移原理及带迁移的差压变送器故障诊断。

关键词： 差压 变送器 迁移 故障诊断

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、维护人员的水平差异，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。

一． 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。

图1 流体流量测量 图2 液位高度测量 图3 管路间差压测量

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二． 液面的迁移

应用差压变送器测量液面时，如果差压变送器的正、负压室与容器的取压点处在同一水平面上，就不需要迁移。而在实际应用中，出于对设备安装位置和便于维护等方面的考虑，测量仪表不一定都能与取压点在同一水平面上；又如被测介质是强腐蚀性或重粘度的液体，不能直接把介质引入测压仪表，必须安装隔离液罐，用隔离液来传递压力信号，以防被测仪表被腐蚀。这时就要考虑介质和隔离液的液柱对测压仪表读数的影响。

差压变送器测量液位安装方式主要有三种，为了能够正确指示液位的高度，差压变送器必须做一些技术处理——即迁移。迁移分为：无迁移、负迁移和正迁移。

2.1 无迁移

将差压变送器的正、负压室与容器的取压点安装在同一水平面上，如图1所示：

图1 无迁移原理图

设A点的压力为P-，B点的压力为P+，被测介质的密度为ρ，重力加速度为g，则ΔP= P+- P-=ρgh+ P-- P-=ρgh；如果为敞口容器，P-为大气压力，ΔP=P+=ρgh，由此可见，如果差压变送器正压室和取压点相连，负压室通大气通过测B点的表压力就可知液面的高度。

当液面由h=0变化为h=hmax时，差压变送器所测得的差压由ΔP=0变为ΔP=ρghmax，输出由4mA变为20mA。

假设差压变送器对应液位变化所需要的仪表量程为30kPa，当液面由空液

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面变为满液面时，所测得的差压由0变为30kPa，其特性曲线如图4中的(a)所示。

2.2 负迁移

负迁移原理图如图2所示：

图2 负迁移原理图

为了防止密闭容器内的液体或气体进入差压变送器的取压室，造成引压管线的堵塞或腐蚀，在差压变送器的正、负压室与取压点之间分别装有隔离液罐，并充以隔离液，其密度为ρ1 。

当H=0时，P+=ρ1gh1 P-=ρ1g(H+h1) ΔP= P+- P-=-ρ1gH

当H=Hmax时，P+=ρ1gh1 +ρgH P-=ρ1g（H+h1） ΔP= P+- P-=ρgH-ρ1gH=(ρ-ρ1)gH

当H=0时，ΔP=-ρ1gH，在差压变送器的负压室存在一静压力ρ1gH，使差压变送器的输出小于4mA。当H=Hmax时，ΔP=(ρ-ρ1)gHmax，由于在实际工作中ρ1?ρ，所以，在最高液位时，负压室的压力也远大于正压室的压力，使仪表输出仍小于实际液面所对应的仪表输出。这样就破坏了变送器输出与液位之间的正常关系。为了使仪表输出和实际液面相对应，就必须把负压室引压管线这段H液柱产生的静压力ρ1gH消除掉，要想消除这个静压力，就要调校差压变送器,也就是对差压变送器进行负迁移，ρ1gH这个静压力叫做迁移量。

调校差压变送器时，负压室接输入信号，正压室通大气。假设仪表的量程为30kPa，迁移量ρ1gH=30kPa，调校时，负压室加压30kPa，调整差压变送器零点

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旋钮，使其输出为4mA；之后，负压室不加压，调整差压变送器量程旋钮，直至输出为20mA，中间三点按等刻度校验。输入与输出的关系见表1：

表1 输入与输出的关系

当液面由空液面升至满液面时，变送器差压由ΔP=-30kPa变化至ΔP=0kPa，输出电流值由4mA变为20mA。

2.3 正迁移

正迁移原理图如图3所示：

图3 正迁移原理图

在实际测量中，变送器的安装位置往往与最低液位不在同一水平面上，如图3所示。容器为敞口容器，差压变送器的位置比最低液位低h距离，ΔP=P =ρgH+ρgh。

当H=0时，ΔP=ρgh，在差压变送器正压室存在一静压力，使其输出大于4mA。

当H=Hmax时，ΔP=ρgH+ρgh，变送器输出也远大于20mA，因此，也必须把ρgh这段静压力消除掉，这就是正迁移。

调校时，正压室接输入信号，负压室通大气。假设仪表量程仍为30kPa，迁

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