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仪表知识集

如何将4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号

有一压力变送器，输出为4-20mA的电流，作为变频器的输入信号，现在要求将变频器的输入信号改为电压信号，也就是要将4-20mA的电流换成0-5V或0-10V的电压。

该变频器有0-5V和0-10V两种输入。

串入250欧姆电阻，取电阻两端的电压即可实现。

1、电流信号的进出端，就是我们常说的低阻抗端；

2、电压信号的进出端，就是我们常说的高阻抗端； 

3、低阻抗与高阻抗的转换可以通过阻抗变换器来完成；

4、例如输入输出变压器，就是阻抗变换作用的原件；

5、阻抗匹配的目的是实现信号能量的最大传输；

6、如果阻抗不匹配，就可能造成信号能量的严重损耗；

仪器仪表的故障诊断十种方法

仪器仪表电路维修在电子类的公司里从来都是不可缺少的一部分｡因为只有通过它才能让原本不合格的产品最终出厂｡然而,维修也是电子公司中最为复杂的一部分｡因为它不仅要运用到许多电子专业知识,有时也需要有丰富的现场经验｡下面就我个人多年来总结的维修经验与感兴趣的朋友分享一下｡

       1､敲击手压法

       经常会遇到仪器运行时好时坏的现象,这种现象绝大多数是由于接触不良或虚焊造成的｡对于这种情况可以采用敲击与手压法｡

       所谓的“敲击”就是对可能产生故障的部位,通过小橡皮鎯头或其他敲击物轻轻敲打插件板或部件,看看是否会引起出错或停机故障｡所谓“手压”就是在故障出现时,关上电源后对插的部件和插头和座重新用手压牢,再开机试试是否会消除故障｡如果发现敲打一下机壳正常,再敲打又不正常时,最好先将所有接头重插牢再试,若伤脑筋不成功,只好另想办法了｡

       2､观察法

      利用视觉､嗅觉､触觉｡某些时候,损坏了的元件会变色､起泡或出现烧焦的斑点;烧坏的器件会产生一些特殊的气味;短路的芯片会发烫;用肉眼也能观察到虚焊或脱焊处｡

       3､排除法

       所谓的排除法是通过拔插机内一些插件板､器件来判断故障原因的方法｡当拔除某一插件板或器件后仪表恢复正常,就说明故障发生在那里｡

       4､替换法

       要求有两台同型号的仪器或有足够的备件｡将一个好的备品与故障机上的同一元器件进行替换,看故障是否消除｡ 

        5､对比法

       要求有两台同型号的仪表,并有一台是正常运行的｡使用这种方法还要具备必要的设备,例如,万用表､示波器等｡按比较的性质分有,电压比较､波形比较､静态阻抗比较､输出结果比较､电流比较等｡

       具体方法是:

让有故障的仪表和正常仪表在相同情况下运行,而后检测一些点的信号再比较所测的两组信号,若有不同,则可以断定故障出在这里｡这种方法要求维修人员具有相当的知识和技能｡

       6､升降温法

       有时,仪表工作较长时间,或在夏季工作环境温度较高时就会出现故障,关机检查正常,停一段时间再开机又正常,过一会儿又出现故障｡这种现象是由于个别IC或元器件性能差,高温特性参数达不到指标要求所致｡为了找出故障原因,可采用升降温法｡

       所谓降温,就是在故障出现时,用棉纤将无水酒精在可能出故障的部位抹擦,使其降温,观察故障是否消除｡所谓升温就是人为地将环境温度升高,比如用电烙铁放近有疑点的部位（注意切不可将温度升得太高以致损坏正常器件）试看故障是否出现｡

       7､骑肩法

       骑肩法也称并联法｡把一块好的IC芯片安在要检查的芯片之上,或者把好的元器件（电阻电容､二极管､三极管等）与要检查的元器件并联,保持良好接触,如果故障出自于器件内部开路或接触不良等原因,则采用这种方法可以排除｡

       8､电容旁路法

       当某一电路产生比较奇怪的现象,例如显示器混乱时,可以用电容旁路法确定大概出故障的电路部分｡将电容跨接在IC的电源和地端;对晶体管电路跨接在基极输入端或集电极输出端,观察对故障现象的影响｡如果电容旁路输入端无效而旁路它的输出端时故障现象消失,则确定故障就出现在这一级电路中｡

       9､状态调整法

       一般来说,在故障未确定前,不要随便触动电路中的元器件,特别是可调整式器件更是如此,例电位器等｡但是如果事先采取复参考措施（例如,在未触动前先做好位置记号或测出电压值或电阻值等）,必要时还是允许触动的｡也许改变之后有时故障会消除｡

       10､隔离法

       故障隔离法不需要相同型号的设备或备件作比较,而且安全可靠｡根据故障检测流程图,分割包围逐步缩小故障搜索范围,再配合信号对比､部件交换等方法,一般会很快查到故障之所在｡

电容式压力变送器及差压变送器的选型及应用

一､概述

       在仪器仪表中,电容式变送器的应用较为广泛,电容式变送器大体分为压力变送器､差压变送器和液位变送器｡电容式变送器常用来测量压力､差压､真空､液位､流量和密度等｡电容式变送器有两线制和四线制之分,两线制变送器尤多;有智能和非智能之分,智能变送器渐多;有气动和电动之分,电动变送器居多;另外,按应用场合有本安型（本质安全型）和隔爆型之分;按应用工况,变送器的主要种类如下:

       a.微压/微差压变送器;

       b.中压/中差压变送器;

       c.高压/高差压变送器;

       d.绝压/真空/负压差压变送器;

       e.高温/压力､差压变送器;

       f.耐腐蚀/压力､差压变送器;

       g.易结晶/压力､差压变送器｡

       变送器的选型通常根据安装条件､环境条件､仪表性能､经济性和使用介质等方面考虑｡常见的变送器有普通压力变送器､差压变送器､单法兰变送器､双法兰变送器､插入筒法兰变送器等｡

二､电容式变送器介绍

       电容式变送器单从名称上讲测量的是压力和差压（两个压力的差）,但它们可以间接测量的量却很多｡如压力变送器,除可以测量压力外,还可以测量设备内的液位｡在常压容器内测量液位时,需要一台压力变送器即可｡当测量受压容器的液位时,可考虑用两台压力/差压变送器,即测量下限一台,测量上限一台,它们的输出信号进行减法运算,即可测出液位,这时一般选用差压变送器｡在容器内液位与压力值不变的情况下它还可以用来测量介质的密度｡压力变送器的测量范围可以做的很宽,从绝压0开始可以到一百多兆帕（一般情况）｡

       差压变送器除了测量两个被测量压力的差压值外,它还可以配合各种节流元件来测量介质流体的流量,可以直接测量受压容器的液位和常压容器的液位以及压力和负压｡

       2.1制作

       从压力/差压变送器制作的结构上来分有普通型和隔离型｡普通型压力/差压变送器的测量膜盒为一个,它直接感受被测介质的压力或差压;隔离型的测量膜盒接受到的是一种稳定液（一般为硅油）的压力,而这种稳定液是被密封在两个膜片中间,直接接受被测压力的膜片为外膜片,原普通型膜盒的膜片为内膜片,当外膜片上接受压力信号时通过硅油的传递原封不动的将外膜片的压力传递到了普通膜盒上,从而可以测出外膜片所感受到的压力｡

       隔离型压力/差压变送器主要是针对特殊的被测量介质设计和使用的,如果被测介质离开设备后会产生结晶,而使用普通型压力/差压变送器需要取出介质,会将导压管膜盒室堵塞使其不能正常工作,所以必须选用隔离型｡隔离型变送器通常作成发兰式安装,即在被测设备上开口使变送器安装后它的感应膜片是设备壁的一部分,这样它不会取出被测介质,一般也不会造成结晶和堵塞｡

       当被测介质需求结晶温度较高时,可选用将膜片凸出的结构,这样可将传感膜片插入到设备内部,从而感应到的介质温度不会降低,这样测量是有保障的,即选用插入式发兰变送器｡

       隔离型变送器有远传型和一体型之分｡远传型即外膜盒与测量膜盒之间用加强毛细管连接,一般毛细管为3~5米,这样外膜盒装在设备上,内膜盒及变送器可以安装在便于维护的安装支架上;另一种形式是外膜盒与变送器做成一体直接由发兰安装在设备上｡对于隔离型压力变送器它还可以作成螺纹连接型,即外膜盒或外弹性元件可在安装螺纹的前面,只要在被测设备上焊接上内螺纹凸台,便可将变送器直接拧到设备上,安装非常方便｡

       隔离型压力/差压变送器的制作复杂,材质要求也较高,所以它的价格通常是普通型的3~4倍｡

        2.2选型原则

       在压力/差压变送器的选用上主要依据:

以被测介质的性质指标为准,以节约资金､便于安装和维护为参考｡如果被测介质为高黏度､易结晶､强腐蚀的,必须选用隔离型变送器｡

       在选型时要考虑被测流体介质对膜盒金属的腐蚀,一定要选好膜盒材质,否则使用后很短时间就会将外膜片腐蚀坏,发兰也会被腐蚀坏造成设备或人身事故,所以膜盒材质的选择非常关键｡变送器的膜盒材质有普通不锈钢､304不锈钢､316/316L不锈钢､钽材质等｡

       在选型时要考虑到被测介质的温度,如果温度高,达到200℃~400℃,要选用高温型,否则硅油会产生汽化膨胀,使测量不准确｡

       在选型时要考虑设备的工作压力等级,变送器的压力等级必须与应用场合相符合｡从经济角度上讲,外膜盒及插入部分材质比较重要,要选合适,但连接发兰可以降低材质要求,如选用碳钢､镀铬等,这样会节约很多资金｡

       隔离型压力变送器最好选用螺纹连接形式,这样既节约资金,安装也方便｡

       对于普通型压力和差压变送器选型,也要考虑到被测介质的腐蚀性问题,但使用的介质温度可以不予考虑,因为普通型是引压到表内,长期工作时温度是常温,但普通型使用的维护量要比隔离型大｡首先是保温问题,气温零下时导压管会结冰,变送器无法工作甚至损坏,这就要增加伴热和保温箱等装置｡

       从经济角度上来讲,选用变送器时,只要不是易结晶介质都可以采用普通型变送器,而且对于低压易结晶介质也可以加吹扫介质来间接测量（只要工艺允许用吹扫液或气）,应用普通型变送器就是要求维护人员多进行定时检查,包括各种导压管是否泄漏､吹扫介质是否正常､保温是否良好等,只要维护好,大量使用普通型变送器一次性投资会节约很多｡维护时要注意硬件维护和软维护相结合｡

       从选用变送器测量范围上来说,一般变送器都具有一定的量程可调范围,最好将使用的量程范围设定在它量程的1/4~3/4段,这样精度会有所保证,对于微差压变送器来说更是重要｡实践中有些应用场合（液位测量）需要对变送器的测量范围迁移,根据现场安装位置计算出测量范围和迁移量进行迁移,迁移有正迁移和负迁移之分｡

目前,智能变送器已相当普及,它的特点是精度高､可调范围大,而且调整非常方便､稳定性好,选型时应多考虑｡

       按照设计规范,在工程设计选型中,究竟采用气动变送器还是电动变送器,因其各有特长,应该根据装置的具体条件进行综合考虑和分析｡以下几点可供选型时参考:

       1.集中操作程度及响应速度;

       2.是否与DCS计算机操作相配合;

       3.经济性､可靠性及使用维护方面;

       4.安全性（防爆､停电､气源故障等）;

       5.环境条件及传输距离｡

       一般来说,下列条件以选用气动变送器为宜:

       6.自变送器至显示调节单元间的距离较短,通常以不超过150米较为合适;

       7.工艺物料是易燃易爆介质及相对湿度很大的场合;

       8.要求仪表投资少､响应速度要求不快的场合;

       9.一般中小型企业要求易维修,经济可靠;

       10.在以电动仪表为主的大型装置里,有些现场调节回路不要求引入中央控制室集中操作｡

       下列条件以选用电动变送器为宜:

       1.变送器至显示调节单元间的距离超过150米以上;

       2.大型企业要求高度集中管理的中央控制;

       3.设置有DCS计算机进行控制及管理的对象;

       4.要求响应速度快,信息处理及运算复杂的场合｡

       实际中,在现代化生产装置中都是发挥它们各自的特点进行混合选用的｡

三､压力变送器的选型

       从物理学角度来看,任何一个物体上受到的压力都包括大气压力和被测介质的压力（一般称为表压）两部分｡作用在被测物体上的这两部分压力总和称为绝对压力｡

       P绝=P表+大气压

       测量绝对压力的仪表称为绝压表｡对于普通的工业压力表测量的都是表压值,也就是绝对压力与大气压的压差值｡当绝对压力大于大气压值时测得的表压值为正值,称为正表压;当绝对压力小于大气压值时测得的表压值为负值,称为负表压,即真空度｡测量真空度的仪表称为真空表｡

       ⑴为了保证压力测量精度,最小压力测量值应高于压力表测量量程的1/3;

       ⑵对需远距离测量或测量精度要求较高的场合,应选用压力传感器或压力变送器;

        ⑶在测量精度要求不高时,可选择电阻式或电感式､霍尔效应式远传压力变送器;

       ⑷气动基地式压力指示调节器适宜做就地压力指示调节;

       ⑸压力变送器､压力开关应根据安装场所的防爆要求合理选择｡

四､差压变送器的选型

       差压变送器根据以下几点选型:

       ⑴测量范围､需要的精度及测量功能;

        ⑵测量仪表面对的环境,如石油化工的工业环境,有可热（有毒）和爆炸危险气氛的存在,有较高的环境温度等;

       ⑶被测介质的物理化学性质和状态,如强酸､强碱､粘稠､易凝固结晶和汽化等工况;

       ⑷操作条件的变化,如介质温度､压力､浓度的变化｡有时还要考虑到从开车到参数达到正常生产时,气相和液相浓度和密度的变化;

       ⑸被测对象容器的结构､形状､尺寸､容器内的设备附件及各种进出口料管口都要考虑,如塔､溶液槽､反应器､锅炉汽包､立罐､球罐等;

       ⑹其它要求,如环保及卫生等要求;

       ⑺工程仪表选型要有统一的考虑,要求尽可能地减少规格品种,减少备品备件,以利管理;

       ⑻实际的工艺情况:

       ①考虑被测对象是属于哪一类设备｡如槽､罐类,槽的容积较小,测量的范围不会太大,罐的容积较大,测量的范围可能较大;

       ②要看介质的物化性质及洁净程度,首选常规的差压变送器及浮筒式液位变送器,还要对接触介质部分的材质进行选择;

       ③对有些悬浮物､泡沫等介质可用单法兰式差压变送器｡有些易析出､易结晶的用插入式双法兰差压变送器;

       ④对高黏度介质的液位及高压设备的液位,由于设备无法开孔,可选用射频液位计来测量;

       ⑤除了测量方法上和技术上问题以外,还有仪表的投资问题｡

       综上所述,变送器的选型,技术上要可行,经济上要合理,管理上要方便｡

压力变送器使用常见问题诊断分析

压力上去，变送器输出上不去此种情况，先应检查压力接口是否漏气或者被堵住，如果确认不是，检查接线方式，如接线无误再检查电源，如电源正常再察看传感器零位是否有输出，或者进行简单加压看输出是否变化，有变化证明传感器没有损坏，如果无变化传感器即已经损坏。

出现这种情况的其他原因还可能是仪表损坏，或者整个系统的其他环节的问题。

加压变送器输出不变化，再加压变送器输出突然变化，泄压变送器零位回不去。

产生此现象的原因极有可能是压力传感器密封圈引起的，一般是因为密封圈规格原因（太软或太厚），传感器拧紧时，密封圈被压缩到传感器引压口里面堵塞传感器，加压时压力介质进不去，但是压力很大时突然冲开密封圈，压力传感器受到压力而变化，而压力再次降低时，密封圈又回位堵住引压口，残存的压力释放不出，因此传感器零位又下不来。

排除此原因的最佳方法是将传感器卸下，直接察看零位是否正常，如果正常更换密封圈再试。

　　变送器输出信号不稳信号不稳的原因有以下几种:

　　A.压力源本身是一个不稳定的压力

　　B.仪表或压力传感器抗干扰能力不强?

　　C.传感器接线不牢

　　D.传感器本身振动很厉害

　　E.传感器故障变送器接电无输出可能的原因有：

　　F.接错线（仪表和传感器都要检查）

　　G.导线本身的断路或短路

　　H.电源无输出或电源不匹配

　　I.仪表损坏或仪表不匹配

　　J.传感器损坏变送器与指针式压力表对照偏差大

　　首先，出现偏差是正常的现象

　　其次，确认正常的偏差范围

　　确认正常误差范围的方法：

计算出压力表的误差值例如：

压力表量程为30bar，精度1.5%，最小刻度为0.2bar正常的误差为：

30bar*1.5%+0.2*0.5（视觉误差）=0.55bar压力变送器的误差值。

例如：

压力传感器量程为20bar，精度0.5%，仪表精度为0.2%，正常的误差为：

20bar*0.5%+20bar*0.2%=0.18bar

　　整体对照时出现的可能性误差范围应以大误差值的设备的误差范围为准，以上例来说，传感器与变送器偏差值在0.55bar内可视为正常。

如果偏差非常大，应使用高精度仪表（至少此仪表高于压力表和传感器）进行参照。

微差压变送器安装位置对零位输出的影响微差压变送器由于其测量范围很小，变送器中传感元件的自重即会影响到微差压变送器的输出，因此在安装微差压变送器出现的零位变化情况属正常情况。

安装时应使变送器的压力敏感件轴向垂直于重力方向，如果安装条件限制，则应安装固定后调整变送器零位到标准值。

差压变送器的选型

1、对于液面连续测量,宜选用差压变送器.

2、对于界面测量,可选用差压变送器,但要求总液面应始终高于上部取压口.

3、对于在正常工况下液体密度有明显变化时,不宜选用差压式仪表.

4、腐蚀性液体,结晶性液体,粘稠性液体,易气化液体,含悬浮物液体宜选用平法兰式差压变送器.高结晶的液体,高粘度的液体,结胶性的液体,沉淀性的液体宜选用插入式法兰差压变送器.以上被测介质的液面,如果气相有大量冷凝物,沉淀物析出,或需要将高温液体与变送器隔离,或更换被测介质时,需要严格净化测量头的,可选用双法兰式差压变送器.

5、腐蚀性液体,粘稠性液体,结晶性液体,熔融性液体,沉淀性液体的液面在测量精确度要求不高时,宜采用吹气或冲液的方法,配合差压变送器进行测量.

6、对于在环境温度下,气相可能冷凝,液相可能汽化,或气相有液体分离的对象,在使用普通差压变送器进行测量时,应视具体情况分别设置冷凝容器,分离容器,平衡容器等部件,或对测量管线保温,伴热.

7、用差压式仪表测量锅炉汽包液面时,应采用温度补偿型双室平衡容器.

8、差压式仪表的正,负迁移量应在选择仪表量程时加以考虑.

检修仪器仪表的九大注意事项

在仪器仪表维修工作中，首先应弄懂仪器仪表的基本原理，并掌握有关电子方面的知识和技能，而且应备好所有仪器仪表的说明书、图纸等技术资料，另外应养成一种良好的工作素质，从而在仪器仪表的维修工作中提高效率，减少失误。

1、用万用表欧姆挡时，切记不要带电测量。

2、使用逻辑笔、示波器检测信号时，要注意不使探针同时接触两个测量引脚，因为这种情况的实质是在加电的情况下形成短路。

3、检测电源中的滤波电容时，应先将电解电容器的正负极短路一下，而且短路时不要用表笔线来代替导线对电容器进行放电，因为这样容易烧断芯线。

可以取一只带灯头引线的220V，60～100W的灯，接于电容器的两端，在放电瞬间灯泡会闪光。

4、在潮湿环境下检修仪表故障时，对印刷线路用万用表测其各点是否通畅很有必要，因为这种情况下的主要故障是铜箔腐蚀。

5、检修仪表内部电路时，如果安装元件的接点和电路板上涂了绝缘清漆，测量各点参数时可用普通手缝针焊在万用表的表笔上，以便刺穿漆层直接测量各点，而不用大面积剥离漆层。

6、不要带电插拔各种控制板和插头。

因为在加电情况下，插拔控制板会产生较强的感应电动势，这时瞬间反击电压很高，很容易损坏相应的控制板和插头。

7、检修时不要盲目乱敲乱碰，以免扩大故障，越修越坏。

8、拆卸、调整仪表时，应记录原来的位置，以便复原。

9、修理精密仪器仪表时，如不慎将小零件弹飞，应首先判断可能飞落的地方，切勿东找一下，西翻一下，可采取磁铁扫描和视线扫描方法进行寻找。

　　总之，在仪器仪表维修工作中，首先应弄懂仪器仪表的基本原理，并掌握有关电子方面的知识和技能，而且应备好所有仪器仪表的说明书、图纸等技术资料，另外应养成一种良好的工作素质，从而在仪器仪表的维修工作中提高效率，减少失误。

流量测量方法及流量仪表选型

1.流量测量方法  

流量测量方法大致可以归纳为以下几类：

（1）利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号来反映流量的差压式流量测量法；

（2）通过直接测量流体流速来得出流量的速度式流量测量法；

（3）利用标准小容积来连续测量流量的容积式测量；

（4）以测量流体质量流量为目的的质量流量测量法。

 2.流量仪表的分类 

3. 流量仪表的主要技术参数

（1）流量范围

  流量范围指流量计可测的最大流量与最小流量的范围。

（2）量程和量程比

  流量范围内最大流量与最小流量值之差称为流量计的量程。

最大流量与最小流量的比值称为量程比，亦称流量计的范围度。

（3）允许误差和精度等级

  流量仪表在规定的正常工作条件下允许的最大误差，称为该流量仪表的允许误差，一般用最大相对误差和引用误差来表示。

  流量仪表的精度等级是根据允许误差的大小来划分的，其精度等级有：

0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等。

（4）压力损失 

  压力损失的大小是流量仪表选型的一个重要技术指标。

压力损失小，流体能消耗小，输运流体的动力要求小，测量成本低。

反之则能耗大，经济效益相应降低。

故希望流量计的压力损失愈小愈好。

西门子6RA70直流装置的调试

1、系统设定值复位及偏差调整用PMU执行功能P051=21，调用缺省的工厂设置参数构成基本参数文件用P052=0显示那些与初始工厂设置不同的参数。

合上装置控制电源和操作控制电源执行P051=21，偏差调整（P051=22）同时进行，参数P825.02被设置。

       2.、整流装置参数设定P067=1-5选择负载过负荷周期，见手册，当本参数大于1时，整流器额定直流电流R072.01将变为所选周期内的基本负载值，P075参数必须设定为1或2。

一般情况下，装置的计算的晶闸管温升包容上述过载周期P075=0不允许装置过载，装置最大输出电流被限制在额定直流电流R072.01=1电枢电流最大值被限制在P077*1.8*整流器额定直流电流R072.01，当计算的晶闸管温升超过允许值时，报警A039激活，电枢电流给定自动减小到整流器额定电流R072.01。

=2整流器电枢电流最大值被限制在P077*1.8*整流器额定直流电流R072.01当计算的晶闸管温升超过允许值时故障F039被激活。

本参数根据电机额定参数值和使用工况从保护装置过载的角度出发进行设置，本参数与P067共同作用，对装置的过负荷周期进行设定。

P078.01=630V主回路进线交流电压作为判断电压故障的基准值P078.02=380V，励磁进线电压作为欠压或过压的判断门槛电