智能差压变送器应用

【摘要】介绍了采用智能差压变送器测量锅炉汽包水位的方法，包括导压管路的敷设、变送器的安装、量程设定、零点迁移等安装和调试技巧。
0、引言
锅炉汽包水位监测、保护系统是防止锅炉满水和缺水，确保锅炉生产安全运行的必要设施。目前玉溪卷烟厂5台35t锅炉主要的汽包水位测量装置有：就地磁性翻板水位计、玻璃管液位计、双色水位计，以智能变送器为核心的差压式水位测量装置等。智能差压变送器水位测量装置用于远方模拟量显示和自动控制，就其测量精度而言，智能差压变送器水位测量装置较前几种测量装置得多。智能差压变送器的一个突出优势，是将水位实时信号转化为4～20mA模拟信号向远方传输，信号处理方便。特别是随着DCS系统的广泛应用和发展，智能差压变送器与DCS系统高效结合，使得该装置己不仅仅用于显示和模拟量自动控制，而且承担着锅炉的联锁保护功能n。玉溪卷烟厂5台35t锅炉的汽包水位高低限联锁、报警保护信号均来自智能差压变送器。
因此，对智能差压变送器进行更深人的研究，对锅炉的安全、经济、稳定运行具有重要的现实意义。
1、智能差压变送器的简介
1.1工作原理
智能差压变送器的工作原理：智能差压变送器使用的微固态传感器，采用模块化设计。
由带集成电子适配单元的差压传感器模块和一个带按键控制单元的放大模块组成。传感器模块是一个采用全焊技术的双腔系统，内部拥有一个整体化的过载膜片，一个内部压力和一个差压传感器。在进行差压测量时，被测差压经隔离膜片和灌充液，传递给充满硅油的差压传感器膜片上。检测膜片的微小位移引起检测系统输出电压发生变化，与输入压力成正比的电压信号经适配器数字化后传输到放大器放大，并转换为标准4～20mA电信号输出。
1．2智能差压变送器的特点
1)智能差压变送器带液晶显示表头，可以显示各种不同的数据，如输出电流、当前液位，输出百分比等，可以省略现场一次指示仪表。2)量程比大，可达到30：1。3)精度高，精度达到0．05级。4)参数设置简单方便，可以锁定，避免误操作。
2、智能差压变送器的应用
2．1智能差压变送器的测量原理
采用智能差压变送器测量汽包水位，变送器的零点、量程与变送器的安装方式有关，现以玉溪卷烟厂锅炉汽包水位的实际安装方式进行讨论，其智能差压变送器水位测量装置组成简图见图1。

玉溪卷烟厂锅炉汽包水位测量采用的是反安装，正压管(汽相)与差压变送器的低压侧相连，负压管(液相)与差压变送器的高压侧相连。从图中看出，变送器正、负压室的受力(不考虑容器内的工作压力)：P+=ρgH+ρgh．P=ρgL．△P=P+—P-=(ρgH+ρgh)-ρgL=ρg(H+h-L)．当液面低时(H=O)，△P=ρg(h—L；此时△P=Max，差压大，电流输出20mA．当液面高时(H=Max)，△P=ρg(H+h—L)；此时△P=0，差压小，电流输出4mA．这种水位与电流的关系(水位升高，电流下降)，不符合人们的惯，所以在实际应用中要进行负迁移。
2．2智能差压变送器负迁移
智能差压变送器的智能化程度很高，不管是正迁移还是负迁移，都很容易实现。
差压变送器的测量范围是0～440，mmH2O，现在使用负迁移，把范围调整为-440，mmH2O～0，其设定步骤如下：1)用就地按键设置如下菜单项：SET0％=0，mmH2O；SET100％=440，mmH20；OUT0％=4mA；OUT100％=20mA：OFFSETSHIFT=100％．2)在不加压力的情况下，调出SHIFTZERO，对差压变送器清零，直到出现“OK”为止，保证零位准确。3)调节OFF．SETSHIFT=100％，并按“M”键确认。4)用就地按键检查菜单项，看是否与下列数值一致：SET0％=-440，mmH20；SET100％=0；[mmH20；OUTO％=4，mA；OUT100％=20，mA；OFFSETSHIFT=100％．如不一致，可再次调整零位，直到所有菜单项与上述数值一致。进行了负迁移之后，差压变送器的测量范围、迁移量的关系见图2。从负迁移的特性曲线b中看出，水位低时(△P=Max)，输出4mA；水位高时(△P=O)，输出20mA。这种水位与电流的关系，符合人们的惯。

2.3智能差压变送器的现场安装及注意事项
差压变送器的安装涉及到取样管、连通管、截止阀、变送器的选型、材质、安装尺寸等诸多方面。对于不同的测量对象和要求，安装方法各不相同，完全可以按照设计要求进行．但在安装时有以下需要注意的事项。
1)变送器在现场安装时，变送器的安装位置一定要低于被测水位取压口，即液相连通口。2)导压管的安装坡度不应小于1：12，以免引起沉淀。3)引压管道应尽可能短，并避免急弯折。4)确保导压管与变送器高、低压侧连接正确。5)安装导压管时，不得有任何泄漏。6)在管道的高点和低点分别安排气阀和排液阀，否则，导压管内存在汽泡，将会导致水位测量不准确。7)引压管道的布置，应使得被测液体中的气泡能够回流到过程管道中。
3、智能差压变送器的参数设置
目前，智能差压变送器由于具有体积小、安装校验方便，维护量少等特点己得到广泛应用。根据不同的需要，可以很方便地对智能差压变送器进行零点量程调校、零点迁移、输出状态、本机状态设置等。
以玉溪卷烟厂锅炉水位测量为例，使用变送器自带的液晶表头，按如下步骤进行参数设置：1)选择单位：UNIT；输入量程单位单位选择为mmH：0；输出单位选择为mA。2)确定特性函数：FUNCTION。在特性函数FUNCTION下选择Linear(线性)，保证差压输入与电流输出是线性关系。3)量程设定：SET0％，SET100％。
零位设置为SET0％=0，mmH：O；满位设置为SET100％=440，mmH：O。4)输出变量设定：OUT0％OUT100％。输出上限设置为OUT0％：4，mA；输出下限设置为OUT100％=20，mA。5)零位校正；选择SHIFTZERO功能，对差压变送器清零，保证零位准确。6)量程迁移：OFFSETSHIFT(平行迁移)。迁移设置为OFFSET；SHIFT=100％。7)显示类型：DISPLAY。选择Current(电流)；在就地仪表的表头上，可以显示实时的输出电流值。
4、结束语
对锅炉控制系统来说，液位的准确测量与控制是锅炉稳定运行的前提保证。在锅炉水位测量中，有必要理清水位、水位产生的差压、变送器的零点与量程、变送器输出电流、二次表显示之间的关系，以便使自动化仪表更好的服务于生产。智能差压变送器能帮助自控人员提高生产效率，提高水位测量的准确性，降低仪表修理工的工作量。在与相应的DCS系统配套之后，可以通过PROFIBUS—PA现场总线协议，实现总线控制，终提高生产过程的自动化水平。