双法兰智能差压变送器安装、调试及故障处理技巧

1.双法兰智能差压变送器的概念

图2-56所示为双法兰智能差压变送器（以下简称差压变送器），它是一种高精度、小型化智能仪表，采用技术成熟的电容或单晶硅传感器，具有长期稳定性好，可靠性高的特点。通过数宇技术，对传感器的温度和非线性进行补偿，大大地提高了传感器的精度和量程比范围。该类仪表通常具有HART通信接口，可用组态调试系统在计算上进行测试、组态、标定，也可用专门为之配备的手操器在现场进行组态和校正。它适用于各类液体、气体和蒸气的压力、差压、绝压的测量。常见的差压变送器包括横河公司的EJA系列、Rosement公司的1151/3051系列等。

图2-56 双法兰智能差压变送器

差压变送器具有以下主要特性：

1）输出信号：DC4~20mA叠加HART协议数宇信号。

2）负载特性如图2-57所示。

图2-57 差压变送器的负载特性

3）迁移特性（见图2-58）。

不管输出形式如何，正负迁移后，其量程上、下限均不得超过量程的极限；在最小量程时，最大正迁移为0.975URL，最大负迁移为-URL，绝对压力和流量变送器无负迁移，流量变送器正迁移可调校流量量程的10％。

图2-58 迁移特性

URL—最大测量范围

2.工作原理

被测介质的高、低两个压力分别通入高（H）、低（L）压力容室，作用在δ元件（即敏感元件）的两侧隔离膜片上，通过隔离膜片经填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘体上的电极各组成一个电容器，在无压力通入或两侧等压时测量膜片处在中间位置，两侧的电容相等，当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，这种位移转变在电容极板上形成差动电容，通过电子线路的检测放大转换，输出DC4~20mA二线制信号。压力变送器相同，所不同的是低压室为大气压或真空。

3.电气连接

这里以某品牌KFB-3151双法兰智能差压变送器为例进行电气连接说明。

1）实验室用HART组态软件对变送器组态时的接线（见图2-59）。

图2-59 实验室用HART组态软件对变送器组态时的接线

2）对已安装变送器用HART手操器或组态软件组态、调试时的接线（见图2-60）。

图2-60 用HART手操器或组态软件组态、调试时的接线

3）变送器由控制室仪表直接供电的接线（见图2-61）。

图2-61 变送器由控制室仪表直接供电的接线

4）变送器独立供电与接收4~20mA电流信号仪表的接线（见图2-62）。

图2-62 变送器独立供电与接收4~20mA电流信号仪表的接线

5）变送器独立供电与接收DC1~5V电压信号仪表的接线（见图2-63）。

图2-63 变送器独立供电与接收DC1~5V电压信号仪表的接线

4.现场安装

变送器和导压管安装得正确与否，直接影响其测量的精确度。因此，掌握变送器和导压管的正确安装是非常重要的。由于工艺流程的需要，变送器经常安装在工作条件较为恶劣的现场。为了尽可能减少工作条件的恶劣程度，变送器应通过适当加长引压管，安装在温度变化小、无冲击、无振动的地方。

为了确保引压管接头的密封，在紧固时应按下面步骤操作：两只紧固螺栓应交替用扳手均匀拧紧，切勿一次拧紧某一只螺栓。

有时为了安装和观察的方便，变送器壳体可在压力容室上转动。如果压力容室水平方向安装时，则由于变送器上液柱压头差的存在，将会产生一个微小的零点变化。重新再调整零点。

根据被测介质的具体情况，变送器在工艺管道上安装时，必须注意下面几点：

1）变送器不要直接接触具有腐蚀性或者炽热的介质。

2）避免被测介质中的沉淀物堵塞导压管和在压力容室中堆积。

3）导压管应尽可能短。

4）环境温度波动应小。

5）测量液体时，取压口应开在工艺管道的侧面，以避免渣滓的沉淀。同时变送器应安装在取压口的旁边或下面，以便气泡排入工艺管道之中。

6）测量气体时，取压口应开在工艺管道的顶端或侧面。并巨变送器应装在工艺管道的旁边或上面，以便凝结液流入工艺管道之中。

7）测量蒸气时，取压口开在流程管道的侧面。并巨变送器安装在取压口的下面，以便冷凝液能停满在导压管里。

8）使用有侧装泄放阀的变送器，取压口要开在流程管道的侧面。被测介质为液体时，泄放阀应处在上面，以便排放气体。被测介质为气体时，变送器的泄放阀应处在下面，以便排放积聚液（见图2-64）。压力容室转动180°，就可使泄放阀上、下变位。

应当特别注意，在测量高温介质时，其温度不应超过变送器的使用极限温度，被测介质为蒸气时，导压管中要充满水，以防止蒸气直接和变送器接触。

图2-64 有侧装泄放阀的变送器安装

而对于导压管的安装也应注意以下三点：(www.xing528.com)

1）导压管弯头尽可能少，管子尽可能短。

2）导压管水平敷设时，应有一定的坡度，一般为1：10~1：20。管内介质为气体时，从取压口向上倾斜，在管路的最低位置要有排液装置（通常安装排污阀）。管内介质为液体时，从取压口向下倾斜，在管路的最低位置要有排气装置。

3）导压管应予固定，管路支架间距要求水平位置敷设时为1~1.5m，垂直敷设时为1.5~2m。

5.运行调试与调校

在安装结束后即可进行运行调试，需要注意的是：在运行前应把三阀组高低压阀门关死，平恒阀打开；隔离膜片不能直接接触超出使用温度范围的介质；用户在无标准压力源的情况下不要进行满度的调整、调校和迁移。如果由于运输或安装造成零点误差时可调零点。

以下是具体调校的流程：

1）扫线（使用过的管路可不进行）：仪表使用前，应将通向仪表的导压系统和管道进行扫线，即用被测介质或水、或气冲刷管道，将所有焊渣及污物排除，避免由此而造成仪表的损坏或产生的非正常压力而导致的误差。

2）开表：差压变送器的开表顺序为先打开高压（H）侧的阀，再关闭平衡阀，然后打开低压（L）侧的阀。对于测量蒸气和液位的仪表，开表时不允许有高压（H）阀、低压（L）阀和平衡阀同时打开的现象出现。否则会使低压侧的冷凝液流失，仪表无法正常工作。

3）停表：停表时的顺序与上述相反，既先关闭低压（L）侧的阀，再打开平衡阀，然后再关闭高压（H）阀。

4）按键调零、调满。本步骤跟具体的变送器产品规格有关系，可以参照产品说明书进行。一般情况下“按键调零”是对变送器施加零点压力，等变送器输出4.00mA电流后，完成调零操作；“按键调满”则对变送器施加满度压力，等变送器输出20.00mA电流，完成调满操作。

需要说明的是：在没有标准压力源的情况下，不能进行满度调整，如果需要进行量程迁移，请使用组态软件或手操器设定；另外阻尼时间和滤波系数等也需用组态软件和手操器进行调整。

6.横河EJA智能双法兰差压变送器的故障处理办法

图2-65所示的EJA智能双法兰差压变送器是日本横河电机有限公司的产品，在石油石化等流程工业中，该产品被大量的用于塔、罐、容器的液位测量。

在使用过程中，由于使用方法不当而造成了较多的故障，严重影响了仪表的正常使用，具体故障主要有以下三类：测量超限造成的无显示值；与安全栅不配套，造成回路无测量信号或信号偏低；输出过大、过小或不稳定。

（1）对测量超限的处理方法 测量超限故障通常与以下因素有关。

1）仪表操作使用不当：以某厂酮苯装置C₁₀₁液位控制系统（LICA-1201）为例，如图2-66所示，由于仪表始终在高液位（100％以上）运行，或仪表始终在低液位（5％以下）运行，都有可能使仪表指示为超限。因此，要求工艺操作人员应能根据工艺流程及工艺控制要求正确判断出是仪表故障还是工艺操作不当。所以，需要工艺人员和仪表维护人员密切配合，保证工艺介质在仪表所能测量范围内，避免使操作人员误认为仪表故障。

2）仪表量程选择不当：在对该厂酮苯装置中EJA智能双法兰变送器测量量程检查时，均发现变送器量程存在设计计算错误，在DCS工程师站上检查它们的量程时，发现双法兰量程无迁移，这是造成仪表测量不准及超限的重要原因，如图2-67所示。

图2-65 EJA智能双法兰差压变送器

图2-66 C₁₀₁液位控制系统工艺图

图2-67 C₁₀₁量程计算参数图

原设计采用量程为0~19.71kPa，无量程迁移，因此测量结果在仪表量程之外，出现测量超限情况。实际上对此台仪表应按下面的方法进行量程计算：

已知：仪表可测范围H₁＝2.65m，介质比重r＝0.758kg/m³，毛细管硅油比重r₀＝1.07kg/m³。

求仪表量程。

求解方法：仪表的量程是指当液位由最低升到最高时，液面计上所受的压力，故量程ΔP为

ΔP＝H₁×r×g＝2.65×0.758×9.81kPa＝19.7kPa

当液面最低时，液面计正、负压室的受力为

P_＋＝H×r₀×g＝Hr₀g

P_-＝（H₁＋H）×r₀×g＝2.65r₀g＋Hr₀g

液面计迁移量为

P_＋-P＝Hr₀g-（2.65r₀g＋Hr₀g）

＝-2.65r₀g＝-2.65×1.07×9.81kPa

＝-27.82kPa

P_＋＞P_-，故为负迁移。

按上述计算修改量程后，仪表运行即正常。因此，只有按正确的计算方法及引用迁移量来进行计算才能保证仪表量程的准确。

（2）安全栅不配套造成仪表无输出及测量不准 由于智能变送器要求使用与之配套的安全栅，当用了未取得与智能变送器配套许可证的安全栅后，大部分都会出现这样那样的问题，其主要故障有：

1）安全栅电压降过大，整个回路电压低于16.4V，变送器供电不足，回路无法工作，如图2-68所示。

虚线区表示仪表可正常工作的范围，外部电阻应在250~600Ω之间。有时测量回路电阻＞700Ω，因此造成测量偏差，甚至变送器无法工作。

2）安全栅没有本安系统接地，造成大的共模干扰信号，引起智能变送器工作不正常。以酮苯装置现场使用的P＋F公司的Z787H为例，正确的接法如图2-69所示，但发现有时安全栅未接地，使得变送器无输出。

图2-68 EJA智能变送器供电电压与负载电阻之间的关系

图2-69 安全栅与智能变送器、DCS的连接法

3）虽然仪表间有兼容取证，但在应该选用变压器隔离式安全栅的场合下，却选用了本安型安全栅，使得仪表供电电压不足、无独立电源供电而形成抗干扰能力差，致使变送器不能正常工作。因此，选择一台经过取证的合适的安全栅也是保证变送器能够正常工作的必要条件。

（3）输出过大、过小或不稳定（见表2-8）

表2-8 输出过大、过小或不稳定的可能原因与解决办法