最新3051压力变送器的检修汇总.docx
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最新3051压力变送器的检修汇总
3051压力变送器的检修
3051压力变送器的检修
压力和差压是工业生产过程中常见的过程参数之一。
在许多场合需要直接检测、控制的压力参数,如锅炉的气包压力、炉膛压力、烟道压力;化学生产中的反应斧压力、加热炉压力等。
此外,还有一些不易直接测量的参数,如液位、流量等参数往往需要通过压力或差压的检测来间接获取。
因此,压力和差压的测量在各类工业生产领域中如石油、电力、化工、冶金、航天航空、环保、轻工等占有很重要的地位。
第一节变送器基础知识
变送器在自动检测和控制系统中的作用,是将各种工艺参数,如温度、压力、流量、液位、成分等物理量转换成统一的标准信号,以供显示、记录或控制之用。
分类
──按被测参数
差压变送器
压力变送器
温度变送器
液位变送器
流量变送器等
变送器的理想输入输出特性
一、变送器的构成原理
模拟式变送器的构成原理
数字式变送器的构成原理
(1)模拟式变送器的构成原理
模拟式变送器的组成:
测量部分,放大器,反馈部分,零点调整和零点迁移
模拟式变送器的输入输出关系
当满足
>>1的条件时
模拟式变送器的理想输入输出特性
(2)数字式变送器的构成原理:
数字式变送器组成:
二大部分
硬件电路──以微处理器CPU为核心
软件──包括系统程序和功能模块
a.数字式变送器的硬件构成
智能式变送器还配置有手持终端(外部数据设定器或组态器),用于对变送器参数进行设定,如设定变送器的型号、量程调整、零点调整、输入信号选择、输出信号选择、工程单位选择和阻尼时间常数设定以及自诊断等。
b.数字式变送器的软件构成
──包括系统程序和功能模块
系统程序:
对变送器硬件的各部分电路进行管理,并使变送器能完成最基本的功能,如模拟信号和数字信号的转换、数据通信、变送器自检等
功能模块可能有:
资源模块变量转换阻尼时间设定模拟输入显示转换
量程自动切换运算功能非线性校正·PID控制功能温度误差校正警报
(3)罗斯蒙特3051压力变送器的工作原理
3051系列差压变送器是由Fisher-Rosemount公司生产的一种高性能两线制变送器。
他属于一种智能型的电容式变送器。
由传感组件和电子组件两部分组成。
配线和组态
组态内容:
1 变送器操作变量设置。
线性或平方根输出、阻尼时间、工程单位选择等。
2 变送器物理和初始信息。
日期、标签、法兰材质等。
二、变送器的一些共性问题
✧量程调整
✧零点调整和零点迁移
✧线性化
✧变送器信号传输方式
1、量程调整
使变送器的输出信号上限值ymax与测量范围的上限值xmax相对应。
量程调整相当于改变变送器的输入输出特性的斜率,也就是改变变送器输出信号y与输入信号x之间的比例系数。
量程调整的方法:
Ø模拟式变送器:
改变反馈部分的反馈系数;改变测量部分转换系数。
Ø数字式变送器:
软件实现。
2、零点调整和零点迁移
使变送器的输出信号下限值ymia与测量范围的下限值xmin相对应
在xmin=0时,称为零点调整;在xmin≠0时,称为零点迁移。
零点调整使变送器的测量起始点为零,零点迁移是把测量的起始点由零迁移到某一数值。
当测量的起始点由零变为某一正值,称为正迁移。
当测量的起始点由零变为某一负值,称为负迁移。
零点调整和零点迁移的方法:
Ø模拟式变送器:
改变放大器输入端上的调零信号z0。
Ø数字式变送器:
软件实现。
零点迁移,再辅以量程调整,可以提高仪表的测量精度。
3、线性化
原因:
传感器组件的输出信号与被测参数之间往往存在着非线性关系。
模拟式变送器非线性补偿方法:
a.使反馈部分与传感器组件具有相同的非线性特性
b.使测量部分与传感器组件具有相反的非线性特性
数字式变送器非线性补偿方法:
软件实现。
4、变送器信号传输方式
气动变送器:
两根气动管线
电动模拟式变送器:
二线制;四线制。
数字式变送器:
双向全数字量传输信号(现场总线通信方式),HART通讯协议方式。
a.电动模拟式变送器信号传输方式
二线制:
二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号
四线制传输:
供电电源和输出信号分别用二根导线传输
二线制优点:
节省连接电缆、有利于安全防爆和抗干扰
条件:
工作电流:
工作电压:
最小有效功率P:
b.数字式变送器信号传输方式
HART通讯协议:
在一条电缆上同时传输4~20mA的模拟信号和数字信号。
HART通信协议是依照国际标准化组织(ISO)的开放式系统互连(OSI)参考模型,简化并引用其中三层:
物理层数据链路层应用层。
物理层──规定了信号的传输方法和传输介质
信号传输:
基于Bell202通讯标准,采用频移键控(FSK)方法,在4~20mA基础上叠加幅度为±0.5mA的正弦调制波作为数字信号
传送速率为1200bit/s
传送速率为1200bit/s
数据链路层
──规定了数据帧的格式和数据通讯规程
数据帧格式:
由链路同步信息、寻址信息、用户信息及校验和组成
定界符定义了帧的类型和寻址格式
响应码在变送器向主设备通信时才有,表示数据通信状态和变送器工作状态
HART协议按主/从方式通讯,这意味着只有在主站呼叫时,现场设备(从站)才传送信息有三种通讯模式:
点对点模式---在一条电缆上传输4~20mADC的
模拟信号和数字信号
多点模式---一条电缆连接多个现场设备,这是
全数字通信模式
阵发模式---允许总线上单一的从站自动、连续
地发送一个标准的HART响应信息
应用层
──规定了通讯命令的内容
命令类型:
通用命令:
适用于所有符合HART协议的现场仪表
通用操作命令:
适用于大部分符合HART协议的现场仪表
特殊命令:
各制造厂的产品自己所特有的命令
HART通讯方式的实现方法
输出波形整形电路:
满足HART物理层规范所要求的信号波形上升沿/下降沿的时间,较平缓的上升沿/下降沿的时间可以降低与其它HART网络间的串扰
带通滤波器:
抑制接收信号中的感应噪声,其频宽大约为1200Hz~2200Hz
HART通讯模块
HART通讯模块实现二进制的数字信号与FSK信号之间的相互转换
调制器ITXD:
二进制数字信号输入
OXTA:
FSK信号输出
解调器IRXA:
FSK信号输入(由信号回路)
ORXD:
二进制数字信号输出
INRTS:
控制端
低电平“0”,调制器工作,解调器输出不定;
高电平“1”,解调器工作,调制器输出呈高阻状态。
载波监测电路用于检测4~20mA直流信号中是否叠加有数字信号,侦听网络和启动接收
时基电路产生调制器和解调器所需的时间基准信号,同时还提供19.2kHz的脉冲输出
AD421
16位串行输入、4~20mA电流输出
与HART通信模块共同完成变送器的数字通信
组成:
数模转换器、电流转换器和电压调整器
AD421及电压调整电路原理图
现场总线通信方式
通信控制单元实现物理层的功能,完成信息帧的编码和解码、帧校验、数据的发送与接收
通信控制单元实现物理层的功能,完成信息帧的编码和解码、帧校验、数据的发送与接收
第二节:
rosemount3051压力变送器的安装
一、安装要求:
液体流量测量
•在管线侧安装龙头以防止沉淀物质沉积在变送器过程隔离器上。
•将变送器安装在龙头旁边或龙头下方,使气体能排入过程管线。
•将排液/排气阀朝上安装以方便气体排放。
气体流量测量
•将龙头安装在管线顶端或侧边。
•将变送器安装在龙头旁边或上方使液体排入过程管线。
蒸汽流量测量
•将龙头安装在管线侧边。
•将变送器安装在龙头下方以确保引压管线始终充满冷凝水。
•将引压管线充满水以防止蒸汽直接与变送器接触并确保测量精确启动。
注释:
在蒸汽或其他高温测量中,对于硅油灌充变送器,共面过程法兰处的温度不能超过250°F(121°C),对于惰性液灌充变送器,不能超过185°F(85°C)。
在真空测量中,这些温度极限下降到:
对于硅油灌充变送器为220°F(104°C)且对于对于惰性液灌充变送器为160°F(71°C)。
3051L型、3051H型和传统法兰可经受更高温度。
气体或液体测量
气体测量
蒸汽测量
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二、过程连接
3051型在变送器法兰上的过程连接采用1/4-18NPT。
带1/2-14NPT连接器的法兰接头联接件在订货时必须采用DF选项。
螺纹级别为2级;进行过程连接时,采用您厂认可的润滑剂或密封剂。
在变送器法兰上的过程连接应在21/8"(54mm)中心距上以保证直接与三阀组或五阀组进行安装连接。
旋转一个或两个法兰接头可达到2"(51mm)、21/8"(54mm)或者21/4"(57mm)的连接中心距。
施加前,安装并拧紧所有四个法兰螺栓,否则将导致过程泄漏。
正确安装后,法兰螺栓将经模块外壳顶端伸出。
在变送器运行期间,严禁松开或拆除法兰螺栓。
将接头与共面法兰进行安装连接时,应遵守下列安装程序:
1、拆除法兰螺栓。
2、使法兰就位,将接头移入定位并安装O形环。
3、用供应的大型螺栓将接头和共面法兰与变送器模块拧紧。
4、拧紧螺栓。
警告
法兰接头O形环的不当安装可导致过程泄漏,并引发死亡或重伤事故。
两个法兰接头可通过独特的O形环凹槽进行识别。
只可使用为特殊法兰接头而设计的O形环,如下所示。
3051S型/3051型/3001型/3095型/2024型
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受压时,特氟隆(Teflon®)O形环趋于冷变形,这有助于提高其密封能力。
您无论何时拆除法兰或接头,应当对特氟隆O形环进行目视外观检查。
如果有任何损坏,如刻痕或切口,都应及时更换。
如果没有损害,可重新利用。
如果更换O形环,在安装后要再拧紧法兰螺栓以实现对冷变形进行补偿。
关于过程传感器本体重新装配程序,请查阅:
故障检修。
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引压管线
过程和变送器间的管线必须精确地传送压力以获得精确的测量结果。
有五种误差来源:
压力传送、泄漏、磨擦损失(特别在采用冲洗时)、液体管线中存气、气体管线中存液和管段间的密度差异。
变送器在过程管线中的最佳位置取决于过程本身。
按照下列指南确定变送器位置和引压管线的布置:
•使引压管线尽可能短。
•对于液体测量,引压管线自变送器与过程连接处按每英尺至少1英寸的比值向上倾斜(80:
1000)。
•对于气体测量,引压管线自变送器与过程连接处按每英尺至少1英寸的比值向下倾斜(80:
1000)。
•在液体管线中应避免高点,在气体管线中应避免低点。
•应确保两条引压管线的温度相同。
•采用足够大的引压管线直径以消除磨擦影响和阻塞。
•将液体管线的所有气体排出。
•采用密封液体时,将两个管段灌充到相同液位。
•冲洗时,使冲洗连接靠近过程龙头并穿过相等长度、相同规格的管道进行冲洗。
避免穿过变送器冲洗。
•避免腐蚀性或高温(250°F[121°C]以上)过程物质直接接触传感器模块和法兰。
•应防止沉淀物质在引压管线中沉积。
•使液压头在两截引压管线上保持平衡。
•防止过程液体在过程法兰内冻结。
三、设置跳线
用于3051型变送器的安全方法有三种:
1、安全跳线:
严禁对变送器组态进行写操作。
2、本机键(本机零点与量程)软件锁定:
严禁通过本机零点与量程调整键修改变送器量程点。
本机键安全设置激活后,对组态的修改要通过HART进行。
3、拆除本机键(本机零点与量程)磁性按钮实体:
消除利用本机键调整变送器量程点的能力。
本机键安全设置激活后,对组态的修改要通过HART进行。
注释:
如果未安装安全跳线,变送器将按安全设置OFF(断开)组态继续运行。
您可采用写保护跳线防止对变送器组态数据进行修改。
安全控制功能通过电子线路板或显示面板上的安全(写保护)跳线执行。
将变送器电路板上的跳线设置在“ON”(开)位置以防止意外或故意改变组态数据。
如果变送器写保护跳线处于“ON”(开)位置,变送器不接受任何对存储器进行的“写操作”,诸如数字微调和重置量程等组态改变在变送器安全设置处于打开状态下都不能进行。
按下列程序对跳线进行重新组态:
1、如果变送器已安装,保护回路并拆除电源。
2、拆除现场端子侧对面的外壳封盖。
电路通电时严禁在易爆环境中拆除变送器封盖。
3、按要求重新组态跳线。
•图2-5列出电子线路板上跳线位置。
•图2-6列出带有可选的液晶显示器的变送器。
•图2-7列出低功耗变送器跳线位置。
4、重新附加变送器封盖。
变送器封盖必须完全啮合以符合隔爆要求。
图2-5.电子线路板
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注释:
未安装安全跳线=无写保护功能
未安装报警跳线=高报警
图2-6带有可选液晶显示器的3051型
标准低功耗
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注释:
未安装安全跳线=无写保护功能
未安装报警跳线=高报警
图2-7低功耗
变送器电子线路板
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注释:
未安装安全跳线=无写保护功能
未安装报警跳线=高报警
未安装电压输出跳线=1-5V
四、接线和通电
注释:
采用屏蔽双绞线可产生最佳测量效果。
为保证正常通讯,采用24AWG或更大导线并且长度不能超过5000英尺(1500米)。
已安装的信号线不能混在一起并且不能与交流动力线路共用电缆托盘。
变送器端子块安装在电子元件外壳一个隔室内并标有“FIELDTERMINALS(现场端子)”。
另一隔室容纳变送器电子模块。
基于HART的通讯装置连接件安装在端子块上端子螺钉的下方。
您可将罗斯蒙特282型回路检验器连接在信号端子上在标定或诊断时为变送器提供临时电源。
或者您可将它安装在变送器端子块的测试连接件上起指示作用。
图2-8列出变送器的电源负载极限。
按照下列程序进行连接:
1、在标有“现场端子”侧拆除外壳封盖。
在通电情况下,严禁在易爆环境中拆除变送器封盖。
通过信号线为所有变送器供电。
2、将引自电源正极侧的引线与标有“+”的端子连接并将引自电源负极侧的引线与标有“-”的端子连接。
避免与引线和端子接触。
严禁将通电信号线与测试端子连接。
动力电会损坏测试连接件中的测试二极管。
3、堵塞并密封变送器外壳上不用的导管连接件以防止在外壳端子侧聚集潮气。
如果没有将不用的连接件密封,在安装变送器时使电气外壳朝下方便排液。
配线时要安装滴液回路。
布置滴液回路时,使其底部低于导管连接件和变送器外壳。
基于电感的耐瞬变电压保护器(包括罗斯蒙特470型)可反过来影响3051型4-20mA变送器的的输出。
严禁将470型用于3051型变送器的耐瞬变电压保护。
如果您在使用时需要耐瞬变电压保护,应安装耐瞬变电压保护端子块(第五章:
故障检修)。
信号线接地
严禁将信号线与动力线敷设在同一导管内或开放式电缆托盘中,严禁将信号线敷设在靠近大型电气设备的地方。
您可在信号回路的任一点将信号线接地或者干脆不接地。
电源负极端子是推荐接地点。
装置必须根据当地电气规范正确接地。
4-20mA变送器电源
用直流电源供电时,纹波应小于2%。
总电阻负载等于信号引线电阻和控制器、指示器和有关元件负载电阻之和。
注意:
如果采用本质安全势垒,其电阻必须包括在内。
有关额外电源信息,详见第A-5页“电源影响”。
注释:
与HART通讯装置通讯需要至少250欧姆的回路电阻。
如果单个电源为一个以上3051型变送器供电,所用电源及变送器的共用电路在频率达到1200Hz时,其阻抗不应超过20欧姆。
接地。
严禁将耐瞬变电压保护接地线与信号线敷设在一起,因为发生雷击时接地线将传送过量电流。
五、变送器外壳接地
变送器外壳应按国家和当地电气规范接地。
变送器外壳接地的最有效方法是以最小阻抗直接接地。
变送器外壳接地方法包括:
•内部接地连接:
内部接地连接螺钉位于电子元件外壳现场端子侧内。
该螺栓标有接地符号(
)并且是所有3051型变送器的标准件。
•外部接地组件:
该组件包括在可选耐瞬变电压保护端子块内(选项代码T1)并包括在CESI/CENELEC防易燃认证(选项代码E8)、BASEEFA/CENELEC本质安全认证(选项代码I1)和BASEEFAN型认证(选项代码N1)之中。
外部接地组件也可与变送器一起订购(选项代码V5)或作为备件订购(03031-0398-0001)。
注释:
采用螺纹导管连接方式进行变送器外壳接地可能不能达到充分接地。
如果变送器外壳没有正确接地,耐瞬变电压保护端子块(选项代码T1)就不能提供耐瞬变电压保护。
应遵照上述指南进行变送器外壳接地。
严禁将耐瞬变电压保护接地线与信号线敷设在一起,因为发生雷击时接地线将传送过量电流。
第三节:
rosemount3051压力变送器的维护
下表对多数常见运行问题给出概括性的故障检修建议。
故障纠正措施
变送器毫安读数为零
检验信号端子是否接通电源
检查电源线的极性是否接反
检验端子电压是否处于10.5至42.4Vdc之间
检查开放式二极管是否与测试端子交叉
变送器不能用HART通讯装置通讯
检验输出是否在4和20mA之间或是否为饱和电平
检验变送器的DC电源是否清洁(峰值与峰值之间最大AC噪音为0.2伏)
检查回路电阻,最小为250欧姆(电源电压—变送器电压/回路电流)
检查单元地址是否正确
变送器毫安读数高或低
检验所施加的压力
检查4和20mA量程点
检验输出不在报警状态
检验是否需要4-20mA输出微调
变送器对所施加的压力变化没有响应
检查测试设备
检查引压管线或阀组是否阻塞
检验所施压力是否在4和20mA设置点之间
检验输出不在报警状态
检验变送器不在回路测试模式
数字压力变量读数低或高
检查测试设备(检验精度)
检查引压管线是否阻塞或湿段较低部位被灌充堵塞
检验变送器是否正确标定
检验测量压力计算
数字压力变量读数不稳定
检查测量系统确定压力线路是否有故障设备
检验变送器对设备的开/关不能直接做出反应
检验测量阻尼是否正确设置
毫安读数不稳定
检验变送器的电源是否有足够的电压和电流
检查是否有外部电气干扰
检验变送器是否正确接地
检验双绞线的屏蔽是否只在一端接地
尽管在通讯装置显示器上未出现诊断信息如果您怀疑有故障,请按照此处所描述的程序检验变送器硬件和过程连接是否处于良好运行状态。
首先应处理最可能和最容易检查的状态。
爆炸可导致死亡或重伤。
•在通电情况下,在易爆场所严禁拆除变送器封盖。
•两个变送器封盖都必须完全啮合以符合隔爆要求。
•在易爆环境下连接通讯装置前,应确保回路中的仪表按本质安全或现场非燃接线规程进行安装。
静电可损坏敏感部件。
•对于静电敏感部件,遵守安全处理防范规程。
一、拆除程序
在通电情况下,在易爆场所严禁拆除变送器封盖。
一旦确定某台变送器不能运行,就将它从测量服务中拆除。
应注意下列事项:
•在将变送器从测量服务拆除前,应隔离并排空过程线路。
•拆除所有电气引线和导管。
•通过拆除四个法兰螺栓及两个对中紧固螺钉与过程法兰分离。
•严禁将隔离膜擦伤、开孔或施压。
•用软抹布和适度的清洗溶液清洗隔离膜并用洁净水漂洗干净。
•无论何时拆除过程法兰或法兰接头,都要对特氟隆O形环进行目视外观检查。
如果O形环有任何损坏,例如:
刻痕或切口,应将它们更换。
如果没有损坏,可重新利用。
3051C型变送器与过程的连接通过四个螺栓和两个带帽螺钉来实现。
拆除四个螺栓并将变送器与过程连接阀组或法兰分离。
可将过程连接原样保留并随时可以再安装。
3051T型变送器通过单个六角头螺母过程连接件与过程实现连接。
松开六角头螺母将主变送器与过程分离。
严禁在变送器颈部使用扳手。
(1)拆除端子块
电气连接位于隔室中贴有“FIELDTERMINALS(现场端子)”标牌的端子块中。
松开位于9点钟和4点钟位置的两个小螺钉,将整个端子块拔出并拆除。
注释:
如果将端子块从改进前类型的变送器中拆除,在完全将它与外壳分离之前必须从端子块后端用手工拆除电源引线。
(2)拆除电子线路板
变送器电子线路板位于隔室中在端子侧的对面。
执行下列程序可拆除电子线路板:
1、拆除现场端子侧对面的外壳封盖。
2、松开两个将电子线路板锚定在外壳上的外加螺钉。
电子线路板是电子敏感部件;对于静电敏感部件,遵守安全处理防范规程。
(注释:
如果拆除带有液晶显示器的变送器,松开表头显示器左侧和右侧可以观察到的固定螺钉。
两个螺钉将液晶显示器锚定在电子线路板上并将电子线路板锚定在外壳上。
)
3、将电子线路板慢慢从外壳中拔出。
当两个外加螺钉脱离变送器外壳时,只有传感器的带状电缆将电子线路板与外壳相连。
(注释:
改进前类型的电子线路板利用焊针式插头和插座。
小心地从电源插座拔下电源插头将电子线路板与电源线分离)
4、断开传感器模块的带状电缆,将电子线路板脱离变送器。
(3)将传感器模块从电子元件外壳拆除
1、小心将电缆连接器完全缩拢到内部护罩内。
(注释:
在将电缆连接器完全缩拢到内部护罩内之前,严禁拆除外壳。
在旋转外壳时护罩可防止电缆受到损坏。
)
2、用9/64”六角头扳手松开外壳旋转定位螺钉并旋出一圈螺纹。
(重要提示:
为防止损坏传感器模块带状电缆,在从电气外壳拆除传感器模块前将带状电缆从电子线路板拆除。
)
3、从模块处将外壳旋松,确保护罩和传感器电缆与外壳没有缠结。
(重要提示:
当旋转外壳时应确保传感器带状电缆和内部护罩与外壳完全脱离。
如果内部护罩和传感器带状电缆与外壳缠挂或与外壳一起旋转,将损坏电缆。
)
二、重新安装程序
1、检查所有封盖和外壳(非过程湿段)O形环,如果必要就更换。
轻轻地涂以硅润滑剂以确保密封良好。
2、小心将电缆连接器完全缩拢到内部护罩内。
为实现这一步骤,将护罩和电缆按逆时针方向旋转一周将电缆固定。
3、在模块上降下电子元件外壳。
引导内部护罩和电缆通过外壳并进入外部护罩。
4、按顺时针方向旋转外壳并将其固定在模块上。
(重要提示:
为防止损坏电缆连接器,在将外壳与模块连接时要密切注视电缆和护罩。
确保电缆连接器不从内部护罩中滑出并与外壳一起旋转。
在外壳完全固定前,如果电缆连接器滑出应将它重新插入护罩。
)
5、将外壳与传感器模块完全拧紧。
外壳与传感器模块齐平处必须只留一圈螺纹以符合隔爆要求。
6、用9/64”六
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