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FB3351高精度数字式压力/差压变送器使用说明书
 
更新时间:2012.07.27 文件大小:1k 浏览次数:
 
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FB3351高精度数字式压力/差压变送器

使用说明书

 

一、概述

1、简介

FB3351高精度数字式压力/差压变送器是我公司引进国外先进技术和设备,自行开发的多功能数字化智能仪表,在采用世界先进的、成熟的、可靠的电容传感器技术基础上,结合微型单片计算机技术和传感器数字转换技术精心设计而成。

FB3351高精度数字式压力/差压变送器采用了数字信号处理技术,对过程控制中的细微变化进行精确的修正,使其具有优良的抗干扰能力和零点稳定性,且具有温度的自动补偿能力;同时变送器采用了HART协议进行通讯,该协议使用了工业标准Bell 202 频移调制(FSK)技术,在4-20mA DC 输出上叠加高频信号进行远程通讯。

FB3351高精度数字式压力/差压变送器设计原理先进、品种齐全、安装使用简便,可适用工业测量的各种场合及介质,是工业自动化领域理想的压力测量仪表。

2、产品适用范围及用途

FB3351高精度数字式压力/差压变送器适用于精确地测量差压、压力、液位、真空度和比重,配合节流装置还可测量流量,可适应工业各种场合及介质,广泛应用于石油、化工、冶金、电力、食品、造纸、医药、纺织等行业。

3、智能变送器工作原理

1.3.1

是智能变送器的基本工作原理电气框图。下面将叙述其工作原理和各部件的功能。

1.3.2 传感器(敏感元件)

智能变送器的核心是一个电容式压力传感器。传感器是一个完全密封的组件,过程压力通过隔离膜片和灌充液硅油传到传感膜片引起位移。传感膜片和两电容极板之间的电容差由电子部件转换成4~20mA DC的二线制输出的电信号。

1.3.3 智能线路板

1) A/D转换

A/D转换电路采用16位低功耗集成电路,将解调器输出的模拟量电流转换成数字量,提供给微处理器作为输入信号。

2) 微处理器

智能变送器的微处理器控制A/D 和D/A 转换工作,也能完成自诊断及实现数字通讯。工作时,一个数字压力值被微处理器所处理,并作为数字存储,以确保精密的修正和工程单位的转换。此外,微处理器也能完成传感器的线性化、量程比、阻尼时间以及其它功能设定。

3) EEPROM存储器

EEPROM存储所有的组态,特性化及数字微调的参数,此存储器为非易失性的,因此即使断电,所存储的数据仍能完好保持,以随时实现智能通讯。

4) D/A转换

D/A转换将微处理器送来的经过校正的数字信号转换为4~20mA模拟信号并输出给回路。

5) 数字通讯

通过一台通讯器,对智能变送器进行测试和组态;或者通过任意支持HART通讯协议的上位系统主机完成通讯。HART 协议使用工业标准的BELL202 频率相移键控(FSK)技术,以1200Hz或2000Hz的数字信号叠加在4~20mA的信号上实现通讯,通讯时,频率信号对4~20mA的过程不产生任何干扰。

二、产品主要技术参数

测量 范 围: 0~0.125KPa~41.37MPa

使用 对 象: 液体、气体和蒸汽

输 出 信 号: 4~20mADC,带智能HART 现场总线协议。由用户选择线性输出或开方输出

供 电 电 源: 12~45VDC,一般工作电源为24VDC

环境 温 度: -20℃~+70℃

储 藏 温 度: -40℃~+85℃

负 载 特 性: 与供电电源有关,在某一电源电压时带负载能力见图2-2,负载阻抗RL与电源电压V关系式为RL≤50(V-12) (Ω) 

注:与计算机或手持式通讯器通信时,RL为230Ω~600Ω

指示 表: 31/ 2位LCD液晶显示0~100%

正负 迁 移:

差压变送器:最大正迁移量为测量范围上限值(URL 以下同)与测量量程之差;最大负迁移量为URL。

压力变送器:最大正迁移量为URL 与测量量程之差;最大负迁移量不大于大气压。

绝对压力变送器:最大正迁移量为URL 与测量量程之差。

静压和过载压力: 4、10、25、32(MPa)(详见选型表)

容 积 变 化 量: ≤0.16cm3

阻尼: 0.2S~16S之间连续可调

启 动 时 间: 2S,不需预热

三、产品使用环境条件及技术数据

! 精 确 度:测量误差(包括滞后性和重复性):≤0.075%

线性特性曲线:≤(0.0029·r+0.071)% 

r=最大量程/设定量程

[参考条件:上升特性曲线,量程起始值0kPa,不锈钢膜片,充硅油,室温(25℃)]。

! 稳 定 性: ≤0.1%量程上限/12个月

! 振 动 影 响: 在任意轴向上,振动频率为200Hz时,误差为最大测量范围上限的± 0.05,量程代号2(微差压)为±0.25。

! 电 源 影 响: 小于输出量程的0.005%/V

! 负 载 影 响: 电源如果稳定,无负载影响

! 安装位置影响:测量膜片未垂直安装时,最大可产生约0.24KPa 的零点误差,但可通过调整零位来消除,对量程没有影响

! 温 度 影 响:≤(0.08·r+0.1)% /10℃[量程≤2kPa时值加倍]

! 静 压 影 响:  零点——≤(0.15·r)%/10MPa

                    ≤(0.15·r)%/4MPa [量程≤2kPa] 满量程—≤0.2%/10MPa ≤0.2%/4MPa [量程≤2kPa]

四、结构特征及结构材料

隔离膜片: 316不锈钢、钽、哈氏合金C、蒙乃尔合金

排气、排液阀: 316不锈钢、哈氏合金C、蒙乃尔合金

法兰、接头: 316不锈钢、哈氏合金C、蒙乃尔合金

接液“O”型圈: 氟橡胶

灌充液: 硅油或憜性油

螺栓: 碳钢镀镍

电子壳体: 聚氨酯烤漆低铜铸铝合金

铭牌:           SUS304激光雕刻

引压连接件: 法兰NPT1/4,中心距为54mm;带接头NPT1/2 或M20×1.5阳螺纹时,中心距为50.8mm、54mm、57.2mm

信号线连接孔: M20×1.5螺孔

外壳防护等级: IP66

六、安装、使用

1、概述

由于工艺流程的需要,以及有时为了节约导压管材料等经济上原因,差压变送器经常安装在工作条件较为恶劣的现场。变送器和导压管安装的正确与否,直接影响其测量的精确程度。因此,掌握变送器和导压管的正确安装是非常重要的。

变送器安装时须注意:

1)防爆变送器,在安装时必须符合防爆规定;

2)被测介质不允许结冰,否则将损坏传感元件隔离膜片,导致变送器损坏;

3)应尽量安装在温度梯度和温度变化小,无冲击和振动的地方。

  2、导压管 

1)安装位置

变送器在工艺管道上正确的安装位置,与被测介质有关。为了获得最佳的安装,应注意考虑下面的情况:

a. 防止变送器与腐蚀性或过热的被测介质相接触;

b. 防止渣滓在导压管内沉积;

c. 导压管要尽可能短一些;

d. 两边导压管内的液柱压头应保持平衡;

e. 导压管应安装在温度梯度和温度波动小,无冲击和振动的地方。测量液体流量时,取压口应开在流程管道的侧面,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,以便气泡排入流程管道之中。测量气体流量时,取压口要开在流程管道顶端或侧面,并且变送器应安装在流程管道的旁边或上面,以便积聚的液体容易流入流程管道中。使用压力容室装有泄放阀的变送器,取压口要开在流程管道的侧面。被测介质为液体时,变送器的泄放阀应装在上面,以便排出被测介质中的气体。被测介质为气体时,变送器的泄放阀应装在下面,以便排放积聚的液体。压力容室转动180°,可使其上的泄放阀从上面变到下面。

2)蒸汽的测量

测量蒸汽流量时,取压口开在流程管道的侧面。并且变送器安装在取压口的下面,以便冷凝液能冲充满导压管。应当注意在测量蒸汽或其它高温介质时,其温度不应超过变送器的使用极限温度。被测介质为蒸汽时导压管中要充满水,防止蒸汽直接和变送器接触,因为变送器工作时,因其容积变化量微不足道,所以不需安装冷凝罐。

3) 引起误差的原因

导压管使变送器和流程工艺管道连在一起并把工艺管道上取压口处的压力传输到变送器。在压力传输过程中,可能引起误差的原因如下:

a. 泄漏

b. 液体管路中有气体(引起压头误差)

c. 气体管路中有液体(引起压头误差)

d. 两边导压管之间因温差引起的密度不同(引起压头误差)

4) 减少误差的方法如下:

a. 导压管应尽可能短些;

b. 当测量液体蒸汽时,导压管应向上连接到流程工艺管道,其斜度应不小于1/12;

c. 对于气体测量,导压管应向下连接到流程工艺管道,其斜度应不小于1/12;

d. 液体导压管道布设时要避免出现高点,气体导压管布设要避免出现低点;

e. 两导压管应保持相同的温度;

f. 为避免摩擦影响,导压管的口径应足够大;

g. 充满液体的导压管中应无气体存在;

h. 当使用隔离液时,两边导压管的液位要相同。

3、安装

变送器在测量点安装时,可使用安装支架,固定在60mm的管道上或墙板上。安装支架有三种(B1、B2、B3)可供选择,三种支架外形尺寸和安装方式。变送器压力容室上的导压管连接孔为NPT1/4 螺纹孔,两种引压接头上的导压连接孔为NPT1/2 锥管牙和M20×1.5,两种引压连接接头结构和外形尺寸。

变送器可以轻而易举地从过程管道上拆下,方法是拧下固紧接头的两个螺柱。转动接头,可以改变其连接孔的中心距离为50.8mm、54mm、57.2 mm 三种尺寸,以便可以直接安装在孔板的环室法兰上,3351变送器外形尺寸。为了确保接头的密封,在紧固时应按下面步骤操作:两只紧固螺栓交替用扳手均匀拧紧,其最后拧紧力矩为40N.m(29ft-1bs),切勿一次拧紧某一只螺钉。有时为了安装方便,变送器本体上的压力容室可转动。只要压力容室处于垂直面,则变送器本体的转动不会产生零位的变化。如果压力容室水平安装时,(例如在垂直管道上测量流量时),必须消除由于导压管高度不同而引起的液柱压头的影响,重新调零位。

4、接线

变送器外部电路接线,信号回路可在任意点接地或悬空。

信号端子位于电气盒的一个独立舱内 。在接线时,可拧下接线侧的表盖。左边的端子是信号端子,右边的端子是测试或指示表端子( 画出了端子的位置,测试端子用于接任选的指示表头或供测试,电源是通过信号线送到变送器的,无需另外的接线)。

电源是通过信号线接到变送器的,不需要另外接线。

信号线不需要屏蔽,但采用绞合线,效果最佳。信号线不要与其它电源线一起穿金属管或同放在一线槽中,也不要在强电设备附近通过。

变送器电气壳体上的穿线孔,应当密封或者塞住(用密封胶),以避免电气壳内潮气积聚。如果穿线孔不密封,则安装变送器时,应使穿线孔朝下,以便容易排除液体。

信号线可以浮空或在信号回路中任何一点接地,变送器外壳可以接地或不接地。电源不一定要稳压,即使电源电压波动1V(峰-峰值),对输出信号的影响几乎可以忽略。

因为变送器通过电容耦合接地,所以检查绝缘电阻时,应用不大于100V/100MΩ的兆欧表。

5、液位测量

用来测量液位的差压变送器,实际上是测量液柱的静压头。这个压力由液位的高低和液体的密度所决定,其大小等于取压口上方的液面高度乘以液体的密度和重量加密度,而与容积的体积(或形状)无关。

1)   开口容器的液位测量  测量开口容器液位时,变送器装在靠近容器的底部,测量其上方液面高度对应的压力。容器液位的压力连接变送器的高压侧,而低压侧通大气。如果被测液位变化范围的最低液位,在变送器安装处的上方,则变送器必须进行正迁移。

2)密闭容器的液位测量

在密闭容器中,液体上面容器的压力影响容器底部被测的压力,同时作用于变送器的高低压测,所得到的差压正比于液面高度。

a、干导压连接

如果液体上面的气体不冷凝,变送器低压侧的连接管就保持干的,这种情况称为干导压连接。决定变送器测量范围的方法与开口容器液位测量的方法相同。

b、湿导压连接

如果液体上面的气体出现冷凝,变送器低压侧的导压管里就会渐渐地积存液体,引起测量误差。为了消除这种误差,预先用某种液体罐充在变送器的低压侧导压管中,这种情况称为湿导压连接。

上述情况使变送器的低压侧存在一个压头,所以必须进行负迁移

七、调试和标定

FB3351型智能变送器的在出厂时已进行过特征化,组态信息也已存储在电子部件中,用户若需改变仪表标定,请参照本节说明。用户可应用手持通讯器(HHT)设定输出单位、模拟量程、设定输出类型、设定阻尼、校准传感器零位、校准4-20mA输出等(见图11Hart通用菜单树,具体参见手持通讯器使用手册),若无手持通讯器则只可调整模拟量程,或利用上位机智能软件调校。

1)“S1”(零键)和“S2”(量程键)在变送器的电子部件上(注:若带液晶表头,则液晶表头上的“Z”和“S” 键等同于“S1” 和“S2” 键)

2) 同时按下“S1”和“S2”键至少5秒钟,便可激活此二键

3) 向变送器“H”腔加对应4mA的压力后,按下“S1”键5秒钟,使输出电流为4mA;

4) “H”腔加对应20mA 的压力后,按下“S2”键5 秒钟,使输出电流为20mA即可。

说明:

a) 按“S1”键是进行模拟量程迁移。例如:调整前仪表的模拟量程为0-30KPa 时,变送器的输出电流为4-20mA。当施加5KPa 压力变送器“H”腔,按“S1”键调整后,则模拟量程为5-35KPa。

b) 调整后的模拟量程必须位于传感器最大量程之内(有一定的余量),否则按键不起作用。例如传感器的最大调节范围为-40KPa~+40KPa,调整前的模拟量程为0~35KPa,当施加20KPa 于变送器后,按“S1”键将不起作用,因为按“S1”键是试图把模拟量程调整为20KPa~55Kpa,所以被拒绝。

c) 模拟量程的最小范围必须符合最大量程比的限制,否则按键无作用。例如:不能把最大调节范围为-40KPa~+40Kpa 仪表的模拟量程调整为0~2.5Kpa。

d) 当两键激活并调整完毕5分钟后,按键将重新被锁住。

3)温度补偿

1、在常温下读取零位数据:先不加压力,等压力和温度稳定,即AD值和二极管输出稳定后,在常温一栏中按“取零位”,程序会自动将当前的压力和温度AD 值填入到相应的文本框中。

2、常温下读取满量程数据:加入满量程压力(有条件的情况下最好加入传感器的满量程压力),等压力稳定后按常温一栏中的“取正量程”,或用键盘将数字填入文本框。

3、升温至需要的温度,先不加压力,等压力和温度稳定后,在高温栏中按“取零位”;加入满量程压力(和步骤2 中的压力一致),按高温中的“取正量程”。如果高温下无法加入压力,请将常温下的满量程压力AD 值(步骤2中的AD 值)填入相应的AD 值文本框,在二极管输出中填入和零位相同的二极管输出。

4、将温度调至低温,重复和步骤3 相同的操作。如果无法作低温,等步骤3 完成后按图7-11中的“计算低温”按键,则低温一栏中的数据会自动填好。 等三组温度数据(12 个白色文本框)都填好后,按“下载”按键,则温度补偿就做好了。如果需要重做,重复以上的步骤即可。

“温度补偿”补充说明:

a.如果没有低温设备,无法进行低温补偿,请在取好高温和常温数据后按“计算低温”按键,程序将会根据高温和常温数据,按照常温到高温变化量的1/2 线性外推出低温的数据。

b.为了取得好的补偿效果,建议在补偿前先对传感器进行老化。

c.温度补偿结束后回到常温,如果零位或量程有偏移,请用“传感器微调”进行调整,不需要再次进行特性化操作。

8.1 故障报警

FB-3351智能变送器可连续进行自诊断。如果检测出变送器故障,则变送器的输出由用户可选22mA或小于3.8mA的其中一个值,并且任何HART 上位机设备均能显示改变送器自诊断的特殊信息代码。自诊断程序检测出故障,模拟输出以22mA(高)或3.8mA(低)电流报警,电子部件上的“高” “低”符号即是用于选择高、低报警电流的。

8.2 写保护开关

当需要更改变送器内部参数时,可将写保护开关置于“关-OFF”的位置;当不需改变变送器内部参数时,可将写保护开关置于“开-ON”的位置。

九、常见故障及排除方法

序号现象 原因排除方法

1 示值不准    由于时间、温度、振动等引起的漂移

重新进行周期检定

2 输出电流为零

a.电源故障

b.导线断路

a.修理电源

b.检查导线

3输出电流超出 3.8mA~22mA

传感器与电路板的 连接故障检查传感器与电路 板的连接

4电流固定为4mA 加压输出电流无反应

a.仪表处于多点模式

b.漏气

a.在单机模式下更改从机地址

b.检查气管连线

5 仪表无法通讯

a.连线故障

b.多点模式

a.检查回路连线

b.进行网络查找

十、保养及保管应注意的事项

1. 变送器为现场仪表,安装条件都较差,应定期维护保养;

2. 变送器安装在现场时,最好装于保护箱内(环境温度较低地方可用仪表保温箱);

3. 变送器安装之前应在常温、干燥通风、周围无腐蚀性气体、绝缘良好和无危险因素的室内存放。备用变送器需放在原包装盒里存放;

4. 不得将变送器放在高温、高湿场所保管;

5. 变送器在保存、移动或安装时,不得碰撞并防止跌落,以免造成芯片损伤。

十一、维护

1. 该变送器结构简单,无机械传动部分,现场免维护。

2. 检验须按前面介绍步骤处理。

3. 非专业人员,不得擅自拆开变送器外壳,更不得进行该变送器的检验和维修。若变送器出现故障,请立即返回我公司或我公司技术人员指导下维修。

※特别说明    

! 正常情况下,仪表不需要特别维护,请注意防潮、防尘。

! 因产品质量引起的故障,在出厂三个月内可更换,在出 厂12 个月内实行免费保修,在12 个月后实行有偿服务,终身维护。

! 我公司保留产品改进升级和接线更改的权利,若发现说明书与产品后壳接线图不符,以后壳所附接线图为准。若发现实物功能菜单与说明书不符,请与当地供货商或本部联系。

 
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