1151系列电容式压力、差压变送器原理与故障检修

焉峰 李冬青 葛业成

一、1151系列电容式压力、差压变送器的原理

1.1151系列电容式变送器有一个可变电容的传感组件，称为“δ”室。该传感器是一个完全封闭的组件。过程压力、差压通过隔离膜片和灌充液硅油传到传感膜片引起位移，传感膜片和两电容极板之间的电容差由电子部件转换成(4～20)mA的两线制输出的电信号。
2.电子放大电路由解调器、振荡器、振荡控制放大器、电流检测器、电流控制放大器、电流限制控制器、基准电压、稳压器等组成。通过它们对电容信号进行检测，从而控制振荡频率，再将其转换为电流输出。

二、传感器组件的测试

传感器有故障时，一般不能在现场修理，只有更换。如果没有发现诸如隔离膜片损坏、漏油等现象，则对传感器组件可按下列步骤来检测:
1.小心地从插头座上拔出传感器组件引出线插座。
2.检查内部二极管电路的正、反向偏置:一个回路是红线与黄线，另一个回路是绿线与蓝线，其原理如图1所示。

图1 传感器组件测试原理图

用万用表正极接红线，负极接黄线，其串联回路D₁、D₂、D₅、D₆、R₄阻值之和应与测绿线与蓝线的串联回路D₃、D₄、D₇、D₈、R₅的阻值之和接近或相等。
3.检查传感器组件外壳和此四线的电阻，也就是检查电容极板和接外壳的传感膜片之间的电阻，其阻值应大于10MΩ。

三、故障检修

1151电容式变送器的故障部位一般分为两类:传感器故障和电子检测及放大转换故障。传感器一般不易出现问题，在按上述方法检测正常的情况下，一般不用怀疑。应重点检测电路部分。1151电容式变送器的故障现象主要有以下几种:
1.输出过大
在没有压力(差压)的情况下，变送器输出电流(mA)数过大，有时超量程，调整零点及量程电位器不起作用。出现此故障的电路部分较多，且经常损坏的是电路的后极，即电流控制放大器到电流控制输出部分。其结构如图2所示。

图2 输出过大造成的电路损坏结构图

IC₃为电压放大器经V₁₇转换为mA输出。用万用表直流电压挡测IC₃的3脚电位值，调节量程或零点，3脚电压应有变化，说明前极回路正常。同时测量6脚输出应有放大的电压信号输出。从而判断IC₃及外围偏置回路是否正常。若6脚电压始终很高(接近电源电压)，则可判断为IC₃损坏，更换同型号LM308即可。若IC₃正常，则用万用表测量V₁₇、V₁₈是否击穿。在实际检测中，经常遇到V₁₇、V₁₈击穿致使输出过大。
2.输出过小或无输出
检查加到变压器两端的电压是否正常；集成运算放大器两端电压是否正常；判断振荡电路是否起振；量程、零点、电位器调节电压是否变化及15Ω量程负载电阻是否损坏。用检测输出过大的方法检测后极电路，判断后极电路是否正常。
3.输出不稳定
检查变压器是否有间歇性的短路、开路和多点接地的现象；检查加到变压器的电压是否稳定正常；稳压电路是否正常；检测各个稳压二极管、测试振荡频率是否稳定；电路板有无虚焊。
4.输出非线性
此类故障出现的相对多一些且检测难度大，电路中各个部分参数变差都可能引起此类故障。但其主要出现在非线性调整电路部分。其电路如图3所示。

图3 出现输出非线性故障电路图

用万用表电阻挡检测二极管V₉、V₁₀、线形电位器R₂₄、电阻R₂₃、R₂₂及C₃、C₆、C₄是否正常，调节R₂₄输出是否有相应变化，以上元件的损坏经常引起线性不好。
1151系列电容式压力、差压变送器在长期的运行工作中，出现的故障五花八门。在处理故障时应通过周密细致的观察、分析，确定故障的大体位置及解决步骤，再动手调试及检测，这样就可以取得事半功倍的效果。此外，在此提醒使用单位注意，仪表在维修后一定要经过调校和检定合格后，才可投入正常的使用。
作者单位【山东省泰安市计量测试所】