4-20mA压力变送器是工业过程控制中最常用的变送器之一。在工业过程控制中,压力的测量和控制一直是一个非常重要的参数。4-20mA输出的压力变送器因其自身具有的诸多特点而被广泛应用,例如:抗干扰性能好、接线简单少等。

Sino-Inst 根据客户在安装和使用此类压力变送器过程中经常遇到的问题,整理出了相应的解决方案。特别指出,本文旨在解决4-20mA输出压力变送器使用过程中遇到的常见问题。

Pressure Transmitter 4-20mA Common Faults and Error

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检查压力变送器是否正常工作时,我们最常用的工具是万用表。确认压力变送器的输出类型(常见类型为 4-20 mA 电流型和 0-10V 电压型)、工作电压及其他参数后,即可开始操作。

1. 压力检测

对于电流输出型(4-20 mA):将万用表设置为电流测量模式,并串联连接到压力变送器的输出回路。

对于电压输出型(0-10V):将万用表设置为电压测量模式,并并联连接到压力变送器输出端的两端。

接通电源,记录万用表读数。

对于 4-20 mA 输出的变送器:无压力输入时,应显示接近 4 mA 的电流;最大压力输入时,应显示约 20 mA 的电流。
对于输出电压为 0-10V 的变送器:当无压力输入时,应显示接近 0V 的电压;当输入最大压力时,应显示接近 10V 的电压。

通过以上方法,基本可以检测出变送器的状态。如果需要精确检测,则需要使用标准压力源。对传感器施加压力,并根据压力和输出信号的变化校准变送器。在条件允许的情况下,还可以对相关参数进行温度检测。

How to test a pressure sensor with a multimeter

2. 零点检测

使用万用表的电压档检测变送器在无压力输入时的零点输出。该输出通常为毫伏级电压。如果超出传感器的技术规格,则表示变送器的零点偏差超出范围。

3.桥路检测

主要用于检测变送器电路是否正确,通常为惠斯通全桥电路。使用万用表的欧姆档测量输入端之间的阻抗和输出端之间的阻抗。这两个阻抗分别是压力传感器的输入阻抗和输出阻抗。如果阻抗为无穷大,则桥式电路开路。这意味着变送器存在问题或引脚定义不正确。

4-20mA压力变送器故障排除

1. 压力变送器无输出且无显示

  • 检查电源是否接反。正确连接电源极性。
  • 测量变送器的电源电压,确认是否存在24V直流电压。必须确保变送器的供电电压≥12V(智能型)或≥15V(普通型)。如果没有电压,检查电路是否开路,并检查二次仪表/PLC采样电阻(输入阻抗应≤250Ω)。
  • 如果变送器带有表头,检查表头是否损坏。可以先将表头的两根导线短接。如果短接后电流正常,则说明表头损坏。更换表头。
  • 将电流表串联到24V电源电路中,检查电流是否正常。如果电流正常,则说明变送器正常。此时,您应检查回路中的其他仪器是否正常。
  • 检查线路是否松动。连接并拧紧线路。
  • 检查电源是否正确连接到变送器的电源输入端。根据电源要求正确连接电源端子。

延伸阅读:电阻式压力传感器

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2. 压力变送器输出电流≥20mA

  • 检查变送器电源是否正常。如果低于12VDC,应检查电路中是否存在大负载。变送器负载的输入阻抗应满足RL≤(变送器电源电压-12V)/(0.02A)Ω。
  • 检查实际压力是否超过满量程上限。请重新选择量程合适的压力变送器。
  • 检查传感器是否损坏。严重过载有时会损坏隔离膜片。需要送回工厂进行检查。
  • 检查电源线是否连接正确。电源线应连接到相应的端子。

3. 变送器输出≤4mA

  • 检查变送器电源是否正常。如果电压低于12VDC,则应检查电路中是否存在过大负载。变送器的负载能力应满足RL≤(变送器电源电压-12V)/(0.02A)Ω。
  • 检查接线是否松动导致接触电阻增大,这相当于负载增大。连接并拧紧导线,负载应满足RL≤(变送器电源电压-12V)/(0.02A)Ω。
  • 检查实际压力是否超过压力变送器的量程。请重新选择量程合适的压力变送器。
  • 检查传感器是否损坏。严重过载有时会损坏隔离膜片。需要将传感器送回工厂进行检查。

4. 压力显示/输出信号不正确且存在误差

  • 检查变送器电源是否正常。如果低于 12VDC,则应检查电路中是否存在大负载,变送器的负载能力应满足 RL≤(变送器电源电压-12V)/(0.02A)Ω。
  • 检查参考压力值是否正确。更换同型号产品。如果误差仍然存在,则检查参考压力表。如果仪器精度较低,则需要更换精度更高的仪器。
  • 检查二级仪表的量程是否与压力变送器的量程一致。调整后的二级仪表的量程必须与压力变送器的量程一致。
  • 变送器的负载能力应满足 RL≤(变送器电源电压-12V)/(0.02A)Ω。如果不符合要求,可根据差异采取相应措施,例如提高供电电压(但必须低于36VDC)、降低负载等。
  • 相应设备外壳是否可靠接地。设备外壳已可靠接地。
  • 现场强电流和弱电流是否分开接线。接线应科学合理,避免干扰导致信号不稳定/误差。
  • 传感器隔膜容易变形,过载、异物和硬物有时会损坏隔离隔膜。需要送回工厂进行检查。
  • 管道中的杂质会影响测量精度。需要清除杂质,并在压力端口前加装过滤器。
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延伸阅读:智能压力变送器

5.压力控制系统无法连接

压力指示仪表的输入为 4~20mA,变送器的输出信号可直接连接。
如果压力指示仪表的输入为 1~5V,则必须在压力指示仪表的输入端连接一个精度为 1/1000 或以上、阻值为 250Ω 的电阻,然后再连接到变送器的输入端。

无论选择哪种 压力变送器 ,其输出信号(例如 4-20mA)均可与 无纸记录仪连接,实现多通道压力信号监测。

6. 记录仪无记录

当多点纸质记录仪无记录时,如果输入端开路,则:

  1. 无法承载其他负载;
  2. 当无记录时,请使用输入阻抗≤250Ω的另一台记录仪。

7. 管道温度过高

如果管道温度过高,请加装缓冲管以散热。使用前最好在缓冲管中加入一些冷水,以防止过热蒸汽直接冲击传感器,从而损坏传感器或缩短其使用寿命。

了解更多:压力传感器应用 – 特色行业应用

8. 4-20mA压力变送器安装问题

在蒸汽流量测量中,蒸汽主要分为两类:一类是外部蒸汽,另一类是锅炉过热蒸汽。

外部蒸汽是经过减压和放热后的蒸汽,温度不高,且混入了大量水,需要根据用户需求进行调节。

在实际流量测量过程中,有时流量过大,有时流量过小,稳定性很差,经常需要排污。每次排污后,变送器的测量精度都会受到影响。压力导管的所有接头处均存在蒸汽泄漏。

在测量过热蒸汽时,发现的最大问题是,有时机器停机后,重新启动后流量读数会偏离,导致测量不准确。有时停机后仍会显示少量流量。

通常情况下,变送器的安装位置低于测量管道。但在实际安装中,冷凝水箱和外部蒸汽流量变送器均高于测量管,而从 节流装置 向下铺设至少1米的压力导管又过短。

锅炉过热蒸汽流量也存在冷凝水箱与测量管高度不一致的问题。这导致冷凝水高度不平衡,进而产生静压差。

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9. 压力导管堵塞问题

在压力测量中,有时指示压力不会随运行条件变化。打开排污阀后,只有少量污水流出,没有水流出。这是因为水质或 压缩空气中会含有少量浮尘,这些浮尘会随水流进入压力导管并沉淀。长时间运行后,压力导管壁会受到腐蚀和污垢堆积,最终导致堵塞。

10. 4-20mA压力变送器设备自身故障

在润滑油压力测量中,由于润滑油压力信号参与停机联锁控制,润滑油压力变送器测得的信号被传输到计算机,一方面进行显示,另一方面由程序进行比对。当压力低于0.06MPa时,会发出缺油停机信号。

从润滑油压力信号趋势图可以看出,压力呈直线瞬时下降,导致跳闸。经检查发现,变送器内部模块损坏。虽然该变送器每年都进行定期校准,并在校准合格后投入生产使用。

变送器运行数年后,其精度、灵敏度、稳定性等性能指标会逐渐下降,内部隔膜和集成模块也会损坏并出现故障。

11. 存在干扰问题

在测量空压机排气压力时,排气压力信号波动较大。经变送器验证,其精度符合要求,排除了变送器本身的故障。

检查压力导管和接头是否损坏或泄漏,信号电缆连接是否良好。
但是,电缆方向是通过高端配线间旁边的电缆桥引入控制室的,周围存在较多的电磁干扰。

了解更多关于4-20mA压力变送器的信息

压力传感器 通常也称为 压力变送器是一种将压力转换为模拟电信号的传感器。

虽然压力传感器种类繁多,但最常见的类型之一是应变片式压力传感器。

压力到电信号的转换是通过应变片的物理形变实现的。应变片粘贴在压力传感器的隔膜上,并连接到惠斯通电桥电路中。

施加在压力传感器上的压力会使隔膜发生形变,从而在应变片上产生应变。

该应变会引起电阻变化,且变化量与压力成正比。

压力变送器是一种将压力转换为气动信号或电信号,用于控制和远程传输的装置。

它可以将称重传感器感受到的气体或液体等物理压力参数转换为标准电信号(例如4~20mA等)。它可以为指示报警器、记录仪和调节器等二次仪表提供测量、指示和过程控制所需的信号。

4-20mA表示最小电流为4mA,最大电流为20mA。

工业界通常需要测量各种非电物理量,例如温度、压力、速度、角度等。这些物理量都需要转换为模拟电信号,才能传输到控制室或远程设备的仪表上。这种将物理量转换为电信号的装置称为变送器。工业界最常用的变送器是使用4-20mA电流来传输模拟量。

由于 4-20mA 信号受信号线中的电噪声和电阻的影响最小,因此这些传感器最适合用于远距离信号传输。这些传感器通常用于导线长度必须达到 1000 英尺或更长的应用场合。

压力传感器 是一种能够感知压力信号并根据特定规则将其转换为可用输出电信号的装置。

压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。根据不同的测试压力类型,压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝对压力传感器。压力传感器是压力变送器的核心部件。

压力变送器中,薄膜或压阻式压力传感器安装在过程连接处。该 变送器将压力转换为模拟 电子输出信号,通常为毫伏/伏输出。这些信号未经线性化或温度补偿。

压力变送器 具有额外的电路,用于对来自变送器的信号进行线性化、补偿和放大。不同的信号类型通常为电压信号(例如,0 至 5 伏或 0 至 10 伏)、毫安信号(例如,4 至 20 毫安)或数字信号。然后,该仪器可以将信号传输到远程接收器。

两线制传输对最小供电电压、输出电流和变送器功耗有特定的要求。

只有当设计中满足这三个条件时,才能实现两线制传输。四线制系统的要求不如两线制系统那么高。

因此,两线制系统和四线制系统对整个电路的电子元件有不同的要求。

对于两线制仪表,输出信号大多为 4-20mA(也有频率信号输出)。

而四线制仪表则有更多输出信号,例如 4-20mA 电流信号、0-10mA 电流信号、电压(毫伏)信号、频率信号等。

了解更多:压力传感器接线:两线制-三线制-四线制

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4-20mA压力变送器主要用于测量介质的压力和液位,广泛应用于工业生产中。中电仪器压力变送器采用优质扩散硅材料,并配备专用集成模块,具有精细的温度、零点、满量程和非线性补偿功能,可精确测量和传输液体、气体、蒸汽等介质的压力变化,是企业、科研院所等部门在各种场所进行 压力和真空 介质变化监测的理想选择。

Sino-Inst 的4-20mA压力变送器是工业应用中最常用的传感器之一。广泛应用于水利水电、铁路运输、智能建筑、生产控制、航空航天、军工、石油化工、油井、电力、船舶、机床、管道等行业。

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