1151系列電容式壓力、差壓變送器原理與故障檢修

焉峰  李冬青  葛業(yè)成

一、1151系列電容式壓力、差壓變送器的原理

    1.1151系列電容式變送器有一個(gè)可變電容的傳感組件，稱為“δ”室。該傳感器是一個(gè)完全封閉的組件。過(guò)程壓力、差壓通過(guò)隔離膜片和灌充液硅油傳到傳感膜片引起位移，傳感膜片和兩電容極板之間的電容差由電子部件轉(zhuǎn)換成(4～20)mA的兩線制輸出的電信號(hào)。
    2.電子放大電路由解調(diào)器、振蕩器、振蕩控制放大器、電流檢測(cè)器、電流控制放大器、電流限制控制器、基準(zhǔn)電壓、穩(wěn)壓器等組成。通過(guò)它們對(duì)電容信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而控制振蕩頻率，再將其轉(zhuǎn)換為電流輸出。
    

二、傳感器組件的測(cè)試

    傳感器有故障時(shí)，一般不能在現(xiàn)場(chǎng)修理，只有更換。如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)諸如隔離膜片損壞、漏油等現(xiàn)象，則對(duì)傳感器組件可按下列步驟來(lái)檢測(cè):
    1.小心地從插頭座上拔出傳感器組件引出線插座。
    2.檢查內(nèi)部二極管電路的正、反向偏置:一個(gè)回路是紅線與黃線，另一個(gè)回路是綠線與藍(lán)線，其原理如圖1所示。
    

    圖1  傳感器組件測(cè)試原理圖

    用萬(wàn)用表正極接紅線，負(fù)極接黃線，其串聯(lián)回路D₁、D₂、D₅、D₆、R₄阻值之和應(yīng)與測(cè)綠線與藍(lán)線的串聯(lián)回路D₃、D₄、D₇、D₈、R₅的阻值之和接近或相等。
    3.檢查傳感器組件外殼和此四線的電阻，也就是檢查電容極板和接外殼的傳感膜片之間的電阻，其阻值應(yīng)大于10MΩ。
    

三、故障檢修

    1151電容式變送器的故障部位一般分為兩類:傳感器故障和電子檢測(cè)及放大轉(zhuǎn)換故障。傳感器一般不易出現(xiàn)問(wèn)題，在按上述方法檢測(cè)正常的情況下，一般不用懷疑。應(yīng)重點(diǎn)檢測(cè)電路部分。1151電容式變送器的故障現(xiàn)象主要有以下幾種:
    1.輸出過(guò)大
    在沒(méi)有壓力(差壓)的情況下，變送器輸出電流(mA)數(shù)過(guò)大，有時(shí)超量程，調(diào)整零點(diǎn)及量程電位器不起作用。出現(xiàn)此故障的電路部分較多，且經(jīng)常損壞的是電路的后極，即電流控制放大器到電流控制輸出部分。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
    

    圖2  輸出過(guò)大造成的電路損壞結(jié)構(gòu)圖

    IC₃為電壓放大器經(jīng)V₁₇轉(zhuǎn)換為mA輸出。用萬(wàn)用表直流電壓擋測(cè)IC₃的3腳電位值，調(diào)節(jié)量程或零點(diǎn)，3腳電壓應(yīng)有變化，說(shuō)明前極回路正常。同時(shí)測(cè)量6腳輸出應(yīng)有放大的電壓信號(hào)輸出。從而判斷IC₃及外圍偏置回路是否正常。若6腳電壓始終很高(接近電源電壓)，則可判斷為IC₃損壞，更換同型號(hào)LM308即可。若IC₃正常，則用萬(wàn)用表測(cè)量V₁₇、V₁₈是否擊穿。在實(shí)際檢測(cè)中，經(jīng)常遇到V₁₇、V₁₈擊穿致使輸出過(guò)大。
    2.輸出過(guò)小或無(wú)輸出
    檢查加到變壓器兩端的電壓是否正常；集成運(yùn)算放大器兩端電壓是否正常；判斷振蕩電路是否起振；量程、零點(diǎn)、電位器調(diào)節(jié)電壓是否變化及15Ω量程負(fù)載電阻是否損壞。用檢測(cè)輸出過(guò)大的方法檢測(cè)后極電路，判斷后極電路是否正常。
    3.輸出不穩(wěn)定
    檢查變壓器是否有間歇性的短路、開(kāi)路和多點(diǎn)接地的現(xiàn)象；檢查加到變壓器的電壓是否穩(wěn)定正常；穩(wěn)壓電路是否正常；檢測(cè)各個(gè)穩(wěn)壓二極管、測(cè)試振蕩頻率是否穩(wěn)定；電路板有無(wú)虛焊。
    4.輸出非線性
    此類故障出現(xiàn)的相對(duì)多一些且檢測(cè)難度大，電路中各個(gè)部分參數(shù)變差都可能引起此類故障。但其主要出現(xiàn)在非線性調(diào)整電路部分。其電路如圖3所示。
    

    圖3  出現(xiàn)輸出非線性故障電路圖

    用萬(wàn)用表電阻擋檢測(cè)二極管V₉、V₁₀、線形電位器R₂₄、電阻R₂₃、R₂₂及C₃、C₆、C₄是否正常，調(diào)節(jié)R₂₄輸出是否有相應(yīng)變化，以上元件的損壞經(jīng)常引起線性不好。
    1151系列電容式壓力、差壓變送器在長(zhǎng)期的運(yùn)行工作中，出現(xiàn)的故障五花八門。在處理故障時(shí)應(yīng)通過(guò)周密細(xì)致的觀察、分析，確定故障的大體位置及解決步驟，再動(dòng)手調(diào)試及檢測(cè)，這樣就可以取得事半功倍的效果。此外，在此提醒使用單位注意，儀表在維修后一定要經(jīng)過(guò)調(diào)校和檢定合格后，才可投入正常的使用。
    作者單位【山東省泰安市計(jì)量測(cè)試所】