IGP/IAP/IDP系列压力(差压)变送器
概 述
IGP/IAP/IDP系列压力（差压）变送器有多种形式，能精确、可靠地测量表压力、绝对压力、差压或液位等，除输出二线制4～20mA DC的标准信号外，还可用HART（Highway Addressable Remote Transducer）协议或FF（FOUNDATION Fieldbus）现场总线提供数字信号输出，以方便地用软件进行远端组态和监控。
所有变送器均具有现场数字显示，直观地指示测量压力。智能型产品的LCD多段显示器可显示测量压力、变送器输出电流或量程百分比，并以棒图形式显示测量值百分度，当变送器出现故障时，LCD指示器将显示报警信息。
变送器可方便地进行重新标定。普通型提供调节电位器，可对其输出和显示进行调整。智能型变送器带有现场按键，配合LCD参数指示，可方便地进行现场设置。
产品采用标准模块化设计，具有相同的上部结构，可以方便地进行更换或升级。传感器提供可选的多样材质，以满足不同的现场需求。
当变送器需要同过程保持隔离状态时，可配接远传或直接安装的压力隔离膜盒。膜盒密封隔离系统适用于腐蚀性、粘稠性、高温、有毒性、有卫生要求或容易积聚和凝结的过程流体。
产品适用于液体、气体和蒸汽介质的测量，广泛应用于石油化工、电站、冶金、制药、食品、舰船及其它所有工业场合。
特点：
l 结构 简单、灵巧
l 产品测量精度高，稳定性好
l 智能型产品，支持HART协议或FF现场总线通讯
l 带有现场数字显示器，显示压力（差压）值、输出电流值或输出百分度值
l 具有连续自诊断功能,并能显示自诊断信息
l 具有线性补偿与数字微调功能
l 可实现就地零位、量程调整,也可通过远程手操器，或台式、便携式电脑实现远程调整
l 可根据不同的应用场合选择线性或方根输出
l 阻尼可调：0～32秒
l 具有相同的上部结构，更换电子部件不影响变送器的输出特性，维护更方便
l 产品通过多种性能测试：EMC静放电抗扰度4级8kV,射频电磁辐射3级10V/m
l 产品通过NEPSI隔爆和本安认证，可应用于危险场合
l 单向过载保护特性好
l 无机械可动部件,维修工作量少，坚固抗震
l 膜片材料可选316L 、TAN、Co-Ni-Cr、Hastelloy C、Monel等，其它接触介质的部件材料可选316、Hastelloy C、Monel、PVDF、PTFE等耐腐蚀材料，可适应强腐蚀性介质的测量
l 卫生型符合GMP标准和3-A级卫生标准，适用于医药、食品和乳制品等行业
应用
石油/石化/化工
与节流装置配套,提供精确的流量测量和控制
可测量管道和贮罐的压力和液位
电力/城市煤气/其他公司事业
要求高稳定度和高精度的测量等场所
纸浆和造纸
用于要求耐化学液体,耐腐蚀性液体之类的场所
钢铁/有色金属/陶瓷
用于炉膛压力测量等要求高稳定性,高精度测量等场所
机械/造船
用于在严格控制(温度,湿度等)高精度条件下要求稳定测量的场所
工作原理
IGP/IAP/IDP系列压力（差压）变送器按工作原理分二大类： 10系列与20系列。
IGP10/IAP10系列压力变送器的核心部件是蓝宝石异质外延技术制成的蓝宝石—硅压力弹性敏感元件，采用钛—蓝宝石双重膜片结构，是采用国际领先的俄罗斯微电子传感器工业集团生产的钛/蓝宝石—硅传感器。由于蓝宝石衬底的绝缘电阻极高，而且不随温度的变化而变化，工业温度可以达到350℃，超长压力疲劳寿命、稳定性极好。工作时被测压力作用在膜片上，膜片变形后，电桥各桥臂电阻值发生变化。信号处理电路测出电阻值的变化，并将其放大转换成4～20mA DC二线制电流信号输出。智能型还可提供HART协议或FF现场总线提供数字信号输出。这是一种几乎没有漂移和无需维护的产品。迄今为止，已经历了最严峻的军事和航天应用考验。
IGP20/IAP20/IDP20系列为智能型压力（差压）变送器，工作时被测介质的两种压力通过隔离膜片和灌充液传递到测量膜片的两侧，测量膜片与两侧绝缘体上的电极各组成一个电容器。在无压力或两侧压力均等时，测量膜片处于中间位置，两个电容器的电容量相等。当两侧压力不一致时，测量膜片产生位移，传感膜片的最大位移量为0.004英寸（0.10毫米），且位移量与压力成正比。传感膜片是一个张紧的弹性元件，其位移随所受差压而变化（对于IGP表压变送器，大气压力如同施加在传感膜片的低压侧一样）。IAP绝压变送器，低压侧始终保持一个参考压力。两侧的电容极板检测传感膜片的位置。传感膜片和电容极板之间的电容差值被转换成4～20mA DC二线制电流信号。还可提供HART协议或FF现场总线提供数字信号输出。
采用智能电子部件，微处理器控制A/D和D/A转换，同时实现自诊断及数字通讯。如果变送器检测出故障，则输出由用户可选择22.8mA或3.6mA，并且任何的HART的上位机设备均能显示该变送器的信息。工作时，一个数字压力值被微处理器所处理，并作为数字储存，以确保精密的修正和工程单位的转换。此外，微处理器也能完成传感器的特征化、量程化、阻尼时间以及其他的功能，EEPROM存储所有的组态、特征化及数字微调的参数，存储器为非易失性的，因此即使断电，所存储的数据仍能完好保持，以随时实现智能的通讯。FF现场总线型符合FF-H1协议，完全采用数字技术，通过现场总线将多个现场设备互联起来，能够把控制功能分散到现场设备中，用户可通过功能块的连接建立符合要求的控制策略。
数/模转换和信号传送（智能型）
过程变量以数字数据方式存贮，可进行精确地修正和工程单位转换，之后经修正的数据被转换成一个模拟输出信号。HART手操器可直接存取传感器的数字信号，而不需数/模转换从而达到更高精度。
通讯模式（智能型）
智能型压力变送器采用HART协议通讯，该协议采用工业标准Bell202频移键控（FSK）技术，将一个高频信号叠加在电流输出信号上实现远程通讯，使用的这个技术可以同时通讯和输出，而不会影响回路的一致性。对于FF现场总线型，完全采用通讯数字技术，通过现场总线将多个现场设备互联起来，用户可通过功能块的连接建立符合要求的控制策略。
软件功能（智能型）
HART协议使用户很容易对智能型压力变送器进行组态、测试和具体设置。FF现场总线通过功能模块的进行组态、测试和具体设置。
组态
智能型可以很容易地用HART手操器进行组态。组态包括两个方面。
第一，对变送器可操作参数的设置，包括设置：
零点和量程设置点
线性或平方根输出
阻尼
工程单位选择
第二，可存入变送器的信息性数据，以识别变送器和对变送器作物理描述。这些数据包括：
工位号：8个字母数字字符
描述符：16个字母数字字符
信息：32个字母数字字符
日期
一体化表头安装
法兰类型
法兰材料
排液/排气阀材料
O型环材料
远传装置信息
除了以上可组态参数外，智能型压力变送器的软件中还包含许多非用户可修改信息：变送器类型，传感器极限，最小量程，灌充液，隔离膜片材料，膜头系列号，和变送器软件版本号。
测试
智能型压力变送器可进行连续自检。如发现问题，变送器则激活用户可选的模拟输出报警。用HART手操器可以查询变送器以确定问题所在。变送器向手操器输出特定信息，以便识别问题，并快速而易于检修。如果操作者确信是回路问题，变送器可根据要求提供特定输出，供回路测试使用。
具体设置
具体设置用于变送器首次设置和数字线路板维修时，它允许对传感器和模拟输出进行微调，以符合工厂压力标准。另外，特性化功能使用户可避免意外或故意调整模拟输出设置点。
用户应用层--块（FF现场总线型）
资源块（RB）描述现场总线设备特性，如设备名称、制造商与系列号
转换块（TB）将输入/输出设备变量转换成相应的工程数据，即包括标定信息和组态信息
功能块（FB）：模拟输入块（AI）、比例/积分/微分块（PID）等。功能块的使用可以很容易地建立和浏览一个复杂的控制策略，而毋须重新接线或更改任何硬件，即可实现彻底的分散控制。
模拟输入块（AI）获取输入转换块通道值，为其它功能块产生输出值。完成量纲转换、滤波、均方根处理及小信号切除等输入处理功能。
比例/积分/微分块（PID）实现经典的PID调节算法，完成诸如给定值（SP）、测量值（PV）的滤波与报警、前馈、输出跟踪、无扰切换及其它功能。
通用技术参数
供电电源：12～45V DC（标准为24V DC）
输出信号：普通型：4～20mADC二线制
HART智能型：4～20mADC二线制（线性或平方根输出）叠加HART通讯协议
FF现场总线型：曼彻斯特编码数字信号
精度与量程比：普通型：±0.2%，(量程比10：1)
智能型：±0.05%～0.1%，量程比10：1
±0.1%～0.2%，量程比20：1
±0.2%～0.25%，量程比40：1
负载特性图
现场指示器：普通型4位LED数字显示
智能型5位LCD数字显示
零位和量程调节：普通型：电子部件上的调节电位器
智能型：智能电子部件上的设定按钮，或通过HART（FF）通讯进行
智能型故障报警：低点报警电流3.6mA, 高点报警电流22.8mA
迁移特性：正负迁移后，其量程上、下限均不得超过量程的极限。最大正迁移量为最小调校量程的500％，最大负迁移量为最小调校量程的600％。
环境温度：-40～+85℃
变送器环境温度影响：在最高量程情况下，用循环方法进行测试，换算成每10℃的基本误差小于0.05%
电磁辐射影响：在射频电磁辐射等级为最高3级V/m ，扫描频率范围100~1000MHz下，变化值的最大误差小于0.05%，满足IEC801标准设计。
静放电影响：在接触放电最高等级4级8kV下，变化值的最大变化误差小于0.05%
电气接口：2个1/2NPT，一端为不锈钢堵头，一端为标准电缆锁紧接头，可互换
对隔爆型，配防爆电缆接头，适用于外径为φ8.5～φ10的接线电缆
防护等级：IP65
防爆标志：隔爆型：Exd IICT4~T6
本质安全型：Exia IICT4~T6
安装方式：直接同过程连接或通过支架安装在管道上
接线盒材质：低铜压铸铝合金，表面喷涂环氧树脂
现场总线型（适用于IGP10F/IAP10F系列及IGP20F/IAP20F /IDP20F系列）
总线供电：9~32V DC
电流消耗（静态）： <20mA
输出信号：数字信号。现场总线速率31.25 kbit/s，电压模式为总线电源
通信介质：双绞线
通信距离：无中继器时1900m，一条总线最多可接4个中继器（每增加一个中继器通信距离延长1900m）
启动时间：电源供电后，各项性能指标在5秒内到达正常运行
隔 离：仪表卡与通讯卡之间采用光电隔离
防爆认证：隔爆、本安
现场仪表接线示意图
调校
出厂时，产品已按订货要求进行标定，用户在收到产品后，通常不必对测量范围进行标定。但由于运输或搬运过程中的振动影响，投用时可能会发现变送器的零位发生了相应的变化，但仪表的线性不受影响，故仪表在安装至现场后，在投入使用前只需将零位标定至±0.50%左右即可。
模拟输出与参数的对应如下：
LRV：设定模拟输出的低范围值（对应模拟输出4mA）
URV：设定模拟输出的高范围值（对应模拟输出20mA）
通过HART协议标定
变送器带有HART通讯输出，因此可以通过HART通讯器对变送器进行标定。在通讯器读出菜单中，LRV对应4mA输出压力，URV对应20mA输出压力。
用HART通讯器标定变送器时，为防止内部单位换算错误，建议在零压力下，使用APPLY菜单将当前值应用为LRV值，这样URV值将相应改变，不必再对URV值进行再次标定。如果使用INPUT菜单，则需以相应变量修改URV值。
修改步骤：ONLINE→DETAILED SETUP→PV RANGE→APPLY
注：产品出厂时采用计算机软件标定，因此，在用HART手操器通讯时，读出的是GENERIC通用菜单，该菜单内可能有不能显示的参数，因此建议不要修改变送器满度及其它参数。
通过PC软件标定
详见软件操作说明。
维护
变送器没有可动部分并且只需极少的定期维护，调校或改变测量范围的步骤已在校验一节中述及。
变送器可分为三个有效部件：传感器组件；放大板和校验板。
1. 传感器组件的检查：传感器组件是现场无法修理的，如发现失效只能更换如没有发现明显的失效（如隔离膜片戳破或泄漏），按下述方式检查传感元件：
1）从插头座上小心地拔出补偿板，把它围绕着导线轴转180°，为了检查传感器元件不需要将其从电气盒上卸下来。
2）检查内部二极管回路的正反向偏置：一个回路在1、2脚之间；另一个在3、4脚间。两者回路电阻值应接近相等。
注：检查时不要碰到变送器外壳，否则读数会不准确。
3）检查传感器组件外壳和1-4脚之间的电阻，也即检查电容极板和接壳的传感膜片之间的电阻。这些电阻都应大于10MΩ。
4）检查8脚和传感器组件外壳之间的电阻，以确认组件是接壳的，阻值应等于零。
注：上述步骤并不是传感器的全部测试，如更换电路板后仍不能纠正不正常现象而又没有观察到其它问题，则应更换传感器组件。
2. 电路板的检查
用备品替代法能很容易检查出印制电路板是否故障。
3. 在变送器故障情况下，下表有助于发现问题及其原因：
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症状 |
可能的原因 |
纠 正 办 法 |
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输出
过大 |
导压管 |
检查堵塞或泄漏 |
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检查截止阀是否全开 |
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检查液体管道中的气体和气体管道中的液体 |
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检查导压管内液体的密度是否改变 |
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检查变送器压力容室内的渣滓 |
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变送器
电子部件的连接 |
确认刺刀式插头座是清洁的，并检查传感器的连接 |
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检查刺刀式插脚8是否正确地接外壳 |
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变送器电子部件失效 |
用更换备件板的方法判定电路板有无故障更换失效的板子 |
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传感器组件 |
参见上1. |
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电源 |
检查电源的输出是否为12～45V |
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输出
不稳定 |
回路接线 |
检查送到变送器的电压是否为12～45V |
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检查间歇性的短路开路和多点接地 |
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输出
过小或无输出 |
被测介质 |
注意被测介质特性有无变化，它会影响输出的 |
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回路接线 |
检查送到变送器的电压是否为12～45V |
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检查短路和多点接地 |
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检查信号端子接线的极性是否正确 |
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检查接线的绝缘，以探查可能的短路和接地 |
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检查回路阻抗 |
4. 对带远传法兰和毛细管的变送器，如传感器组件、远传法兰或毛细管需要修理应返回本公司。返回时一定注意保护好远传法兰的膜片勿使运输途中受损。可用瓦楞纸保护膜片并扎好，把整个组件放在抗震材料中。
防爆产品注意事项
1．防爆变送器安装时仔细核对型号规格及防爆标志ExdIIBT4~T6，ExiaIICT4~T6；
2. 安装环境温度：-20℃~+40℃，空气相对湿度≤90%，气压80~110KPa；
3．最高介质温度与温度组别对应关系如下：
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温度组别 |
T4 |
T5 |
T6 |
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最高介质温度 |
125℃ |
95℃ |
80℃ |