差压变送器在水厂中的选型和应用

差压变送器在水厂中的选型和应用

陈永建陆耀荣

佛山水业集团高明供水有限公司广东佛山528500

【摘要】本文主要介绍了压力/差压变送器在水厂的选型及应用。

【关键词】压力变送器差压变送器

1概述

在诸类仪表中，变送器的应用最广泛和普遍，变送器大体分为压力变送器和差压变送器。变送器常用来测量压力、差压、真空、液位、流量和密度等参数。

2工作原理

2.1压力变送器原理

一般意义上的压力变送器主要由测压元件传感器、测量电路和过程连接件三部分组成。当压力信号作用于传感器时，压力传感器将压力信号转换成电信号，经差分放大和输出放大，由V/A转换成与被测介质（液体）的液位、压力成线性关系的标准信号进行输出。可供指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行采集、指示和过程调节。

2.2差压变送器原理

与压力变送器不同的是差压变送器有两个压力接口：正压端和负压端，通常正压端的压力应大于负压端压力。当来自两侧导压管的压力直接作用于变送器传感器双侧隔膜片上，通过内部的密封液传导至测量元件。测量元件将测得的信号转换为与之对应的电信号再传递给转换器，经过放大等处理变为标准信号输出。

差压变送器除了测量两个点压力的差值，它还以直接测量常压容器、受压容器的液位，压力和负压；以及配合其他各种节流仪表来测量流量。

3差压变送器与压力变送器对比分析

表1对比分析表

目前，市面上所售同等品牌压力变送器寿命一般为2~3年，维护量主要集中在：变送器无输出、输出信号≧20mA、输出信号≦4mA、压力指示不正确等；差压变送器寿命一般为3~5年，维护量主要集中在：清洁、避免低温干扰、检查安装位置有无变化等。

4高明水厂差压变送器选型简介

差压变送器又可分为智能差压变送器、高静压差压变送器、微差压变送器，高明水厂所用电容式差压变送器。

电容式差压变送器的测量部件由：隔离膜片、固定弧形电极、硅油、测量膜片、玻璃层和底座等组成。两点压力由导压口引入到正、负压室，然后作用于正、负侧的隔离膜片，迫使硅油移动；又将压力传递到中心感压膜片的两侧，使膜片产生位移。使中心感压膜片与两边的固定弧形电极形成的电容的电量不再相等，电容量的变化通过引线传到检测和放大电路，输出相应的电信号。

电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大并超过允许的测量范围时，膜片将平滑地贴在玻璃凹球面上，不易损坏；过载后的恢复特性很好。因其完全由密封测址元件组成，所以可消除机械传动所造成的瞬时冲击和机械振动，大大消除了外应力对测量准确度的影响。而压力传感器的抗振、抗过载能力较差，测量膜片常因机械振动等原因发生损坏。

5差压变送器在水厂的应用

5.1差压变送器测压力

5.1.1原理

正压室接所测压力，负压室与大气相通，那么测量的就是正压室端的压力，测量的压力差是正压端与大气压力的压力差。其原理图见图1所示。

5.1.2应用

可使用差压变送器测量水厂供水泵站的水泵出口压力。

5.1.3与压力变送器相比主要优势

水泵出口压力波动很大，数显输出变送电信号波动较大，检测压力的金属片（粘贴电子元件）易疲劳，检测精度下降，粘贴电子元件也易脱落损坏。

差压变送器的正负压室环型金属波纹片和流动硅油都有良好缓冲作用，非粘贴工艺不存在脱落现象，数显与输出变送电信号波动小。

5.1.4功能扩展

差压变送器安装于一条原用于抽真空的管道上，安装位置与水泵中线有1.75m的高差，可利用差压变送器的零点迁移功能，把测压点迁移到水泵中线上，测量精度和线性不受影响。

5.2微差压变送器测水池水位

5.2.1原理

根据△P=rH，重度r为常数时，△P和H成正比。水池中水的重度r不变，即为常数，利用差压变送器可以测量水位H。其原理图见图2所示。

正压室接测量点，负压室相大气想通，用微差压变送器测水池水位。

5.2.2应用

可使用微差压变送器测量水厂清水池水位。

5.2.3与压力变送器和超声波等仪表相比主要优势

压力变送器不具备零点迁移功能，人为调零则影响测量精度和线性。

超声波仪表制造重点在电子方面，电子元件有老化周期，仪表便用电子元件越多，进入电子元件老化周期时，故障率越高。

微差压变送器具有零点迁移功能，测量精度和线性不受影响。微差压变送器制造重点在传感器膜盒方面，除显示表头外，差压变送器电子元件相对简单，又不易老化。

5.2.4功能扩展

微差压变送器安装于供水泵的进水管道上，安装位置与清水池池底有1.5m的高差，可利用差压变送器的零点迁移功能，把测压点迁移到清水池池底标高上，测量精度和线性不受影响。

5.3差压变送器测水泵扬程

5.3.1原理

正压室接水泵出口，负压室接水泵进口，如图3所示。

5.3.2应用

在测量水厂机组效率时，可使用差压变送器测量水泵扬程。

5.3.3与压力变送器相比主要优点

压力变送器需要使用两只，测量精度下降一倍；安装位置不等高时，需人工测量安装位置高差，进行调零。

差压变送器只需使用一只，且安装位置和取样点不受限制，非常方便。

5.4微差压测阀门水阻

5.4.1原理

正压室接阀门进水端，负压室接阀门出水端，如图4所示。

5.4.2应用

可使用差压变送器测量水泵电动出水阀、止回阀等水阻。

5.4.3测量精度对比说明与使用技巧

水泵出水阀门两侧的压力0.45MPa左右，若使用精度0.2级，量程0~0.6MPa高精度两只压力变送器测量，最大误差45*(0.2+0.2)/100=18cm,若加上两个测量点高差和压力不同时波动所引起读数干扰，则误差值会更大。

若使用一只精度为0.2级，量程0~0.6MPa高精度差压变送器测量，最大误差45*0.2/100=9cm。

用量程小的微差压变送器测量压力较高的流体时，需要使用三通阀组，正负压室之间连通阀先打开，使正负压室受压相同。测量管与微差压变送器相连紧固，无漏水；关断正负压室之间连通阀，正负压室分别测阀门的前后压力，此时正负压室所受压力很大，但差压很小。

6结论

综上所述，使用差压变送器在水厂实际生产中可测量压力、水位、水泵效率、水阻等项目，测量精度高，测量简单方便，可推广使用。

[参考文献]

[1]范立刚、马腾蛟.《差压变送器的正确校验》化工自动化及仪表，2013，40（9）：1183-1185

[2]曹秀敏.《差压变送器的应用和发展》山西电力，2001（2）：63-64