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可變電容的傳感組件，稱為“δ”室。該傳感器是一個完全封閉的組件。過程壓力、差壓通過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換成(4～20)mA的兩線制輸出的電信號。
    2.電子放大電路由解調器、振蕩器、振蕩控制放大器、電流檢測器、電流控制放大器、電流限制控制器、基準電壓、穩壓器等組成。通過它們對電容信號進行檢測，從而控制振蕩頻率，再將其轉換為電流輸出。
    

二、傳感器組件的測試

    傳感器有故障時，一般不能在現場修理，只有更換。如果沒有發現諸如隔離膜片損壞、漏油等現象，則對傳感器組件可按下列步驟來檢測:
    1.小心地從插頭座上拔出傳感器組件引出線插座。
    2.檢查內部二極管電路的正、反向偏置:一個回路是紅線與黃線，另一個回路是綠線與藍線，其原理如圖1所示。
    

    圖1  傳感器組件測試原理圖

    用萬用表正極接紅線，負極接黃線，其串聯回路D₁、D₂、D₅、D₆、R₄阻值之和應與測綠線與藍線的串聯回路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及放大轉換故障。傳感器一般不易出現問題，在按上述方法檢測正常的情況下，一般不用懷疑。應重點檢測電路部分。1151電容式變送器的故障現象主要有以下幾種:
    1.輸出過大
    在沒有壓力(差壓)的情況下，變送器輸出電流(mA)數過大，有時超量程，調整零點及量程電位器不起作用。出現此故障的電路部分較多，且經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。其結構如圖2所示。
    

    圖2  輸出過大造成的電路損壞結構圖

    IC₃為電壓放大器經V₁₇轉換為mA輸出。用萬用表直流電壓擋測IC₃的3腳電位值，調節量程或零點，3腳電壓應有變化，說明前極回路正常。同時測量6腳輸出應有放大的電壓信號輸出。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LM308即可。若IC₃正常，則用萬用表測量V₁₇、V₁₈是否擊穿。在實際檢測中，經常遇到V₁₇、V₁₈擊穿致使輸出過大。
    2.輸出過小或無輸出
    檢查加到變壓器兩端的電壓是否正常；集成運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、電位器調節電壓是否變化及15Ω量程負載電阻是否損壞。用檢測輸出過大的方法檢測后極電路，判斷后極電路是否正常。
    3.輸出不穩定
    檢查變壓器是否有間歇性的短路、開路和多點接地的現象；檢查加到變壓器的電壓是否穩定正常；穩壓電路是否正常；檢測各個穩壓二極管、測試振蕩頻率是否穩定；電路板有無虛焊。
    4.輸出非線性
    此類故障出現的相對多一些且檢測難度大，電路中各個部分參數變差都可能引起此類故障。但其主要出現在非線性調整電路部分。其電路如圖3所示。
    

    圖3  出現輸出非線性故障電路圖

    用萬用表電阻擋檢測二極管V₉、V₁₀、線形電位器R₂₄、電阻R₂₃、R₂₂及C₃、C₆、C₄是否正常，調節R₂₄輸出是否有相應變化，以上元件的損壞經常引起線性不好。
    1151系列電容式壓力、差壓變送器在長期的運行工作中，出現的故障五花八門。在處理故障時應通過周密細致的觀察、分析，確定故障的大體位置及解決步驟，再動手調試及檢測，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過調校和檢定合格后，才可投入正常的使用。
    作者單位【山東省泰安市計量測試所】