3051说明书

目 录

1．3051差压变送器 ..................................................................... 2 1.1 3051差压变送器基本知识 ............................................................ 2 1.1.1 3051差压变送器工作原理 ......................................................... 2 1.1.2 3051差压变送器的现场校准（校验） ............................................... 3 1.1.3 3051 差压变送器的参数、选型及维护 .............................................. 4 （1）3051变送器的常用技术参数 ......................................................... 4 （2）3051变送器的选型 ................................................................. 4 （3）3051变送器的引压管安装要求 ....................................................... 4 （4）HART协议与3051变送器在PROVOX DCS上组态中3种信号模式的特点 ..................... 4 （5）3051在PROVOX DCS上的DDP（详细的显示参数）参数用法 .............................. 5 （6）3051在校准及使用中应注意的问题 ................................................... 5 1.2 3051 差压变送器现场校准操作 ...................................................... 6 附件一：HART 275通讯器——菜单结构图（简略） ......................................... 10 附件二：差压（压力）变送器校准记录 ................................................... 11

1．3051差压变送器

我厂常减压、催化等多套生产装置系统中现场压力（差压）测量基本上全部应用Rosemount（罗斯蒙特）3051系列变送器，与PROVOX DCS控制系统，共同组成检测及各种控制回路。因此3051变送器在生产运行中的维护及各种检修等工作量相对较大。正确的理解与熟练的操作非常必要。 1.1 3051差压变送器基本知识 1.1.1 3051差压变送器工作原理

（1）简介

3051系列差压变送器，就目前来看它是一种智能化（smart）的数字仪表。这种智能的含义就是由微处理器控制的仪表，这种仪表具有额外的功能和数字补偿能力，这其中包含在响应压力和温度输入有关sensor（传感器）专有的特征信息，每个3051智能（smart）变送器之间稍有不同。和常规的仪表相比，这种仪表通常都能够提供更好的准确度、长期稳定性和可靠性。

3051系列差压（压力）变送器带有HART通讯协议，HART，即高速可寻址远程变送协议（Highway Addressable Remote Transducer）是一种工业标准，它定义了智能现场设备和使用传统的4~20mA连线的控制系统之间的通讯协议。

3051采用HART协议，使用工业标准的BELL202频率漂移键控（FSK）技术，在4~20mA的信号回路上叠加上高频信号，将变送器的各种变量以数字方式传送到其它具有HART协议的设备上，或接收其数字信息，改变其组态参数。 （2）工作原理

如图1—1为压力变送器的原理图

高低传感器调节 量程和变换功能 高低输出调节 数字值 D/A 数字值 PV 数据表 mA A/D数字值 PV mA PV 交换部分 mA 输出部分 mA可以用数字 形式设置及读出 H L P 输入部分 PV可以用 数字式读出 图1-1 3051差压变送器原理图 输入部分：这一部分包含有传感器的第一个方框图。首先，传感器（sensor）感受压力，将压力PV值转换成电学性质电容的变化值。而后由模拟—数字（A/D）变换器把这种电容的变化变换成对应的数字值。微处理器依据相应的数学模型或者数据表，把电学测量的电容原始数字值和实际性质（PV—主变量）的压力或流量等结合起来，使其变换成相对应的数字输出。

这种数学模型或者数据表的基本形式已经由仪表制造厂建立，HART仪表备有若干命令，可以对其进行现场调整，这属于传感器调整（sensor trim）。第一个方框的输出就是过程变量的数字表示。使用通讯装置（communicator）可以读取这个过程变量。

交换部分：由输入部分变换输出的过程变量数字值，通过交换部分仪表的量程值（与零点值和满量程值有关）和传递函数等数学变换，使过程变量变成等效的毫安（mA）表示。虽然压力变送器常常具有平方根选项，但这种等效的毫安（mA）值已经被转换成，具有线性关系的数字表示值。

输出部分：第三个方框是输出部分，它把交换部分计算出的数字毫安（mA）值变换为可以装入数—摸（D/A）变换器的数字值。使之产生实际的模拟电信号。同样，微处理器也必须依赖某些内部的校准因子来使该输出值正确。调节这些因子通常称为电流回路调整（current loop trim）或4~20mA调整。

1.1.2 3051差压变送器的现场校准（校验）

这里所说的“校准”，是对已经组态好的，而且已经使用或准备使用的压力变送器，在现场进行的一种准确度测试。

对于一台HART仪表来说，在输入和输出之间的多点测试不能对变送器的工作情况作出准确的表示。就像常规的变送器一样，测量过程是从把物理量变成电信号的技术开始的。然而，两者的类似性也就到此结束了。在输入量和产生的4~20mA输出信号之间，除了纯机械的和电学的性质之外，HART变送器还可以通过微处理器对输入的数据进行运算操作。这其中通常涉及三个计算部分，如图1-1所示，每一个部分都可以单独进行测试和调整。 （1）校准要求

基于上述分析，这种带HART智能压力变送器的校准步骤和常规压力变送器相比有很大区别。严格意义上讲，3051智能（smart）变送器的校准有三个部分：

① 量程重设（rerange）— 设置4mA和20mA所对应的压力低限和高限测量值。（实际应用时的测量范围很少发生变化，一般以名牌标注为准）

② 传感器调整（sensor trim）— 为调整变送器的性能或因安装因素将其制造性能曲线调整到指定压力范围内的最佳位置。

③ 模拟量输出调整（analog output trim）— 调整AO到符合工业标准或控制回路要求。 （2）调整的过程

调整过程主要是依据上述三个部分进行。关于“① 量程重设（rerange）”完全是通过HART通讯装置来完成的，不需要外部的标准装置。而其它部分的校准，则必须有标准装置在内的，并包括其它通讯装置、压力源等来完成。

（3）输入部分校准（传感器调整sensor trim）

由于输入和输出之间总是存在着线性的关系，并且两者都采用相同的工程单位来记录，所以其误差的计算是很简单的。一般地说，这项测试期望的准确度，就是我们生产上所要求的准确度技术指标。

如果测试不能通过，则应按照制造厂家建议的步骤来调节输入部分。压力变送器常常还具有零点调节，这时，应调节输入以读到准确的零（不是低量程值）。不要把这种调整（trim）和任何形式的重新调量程（re-ranging）或者任何涉及使用零点和满量程按钮的其它操作步骤混淆起来。 （4）输出部分校准（4~20mA调整、模拟量输出调整、D/A调整、）

为运行测试，用一台通讯装置使变送器，进入一种固定的电流输出模式。测试的输入值是指令变送器产生的mA值。其输出值是使用一台标准器测量获得的电流值。这项测试也意味着输入和输出之间存在着线性关系，并且二者都用相同的工程单位（mA）来记录。这项测试所期望的准确度也应当反映生产所要求的技术指标。

如果测试不能通过，则应按照制造厂家建议的步骤来调节输出部分。此调节步骤应当需要在接近或者刚刚超出4~20mA处的两个调整点。不要把这种调节（trim）和任何形式的重新调整量程或者任何涉及使用零点和满量程按钮其它操作步骤混淆起来。 （5）

实际上，对变送器三个部分的调整是相互的，特别是对传感器调整（sensor trim）和模拟量输出调整（analog output trim），这主要看实际使用情况。

如果在实际应用中，仅使用过程变量（PV）的数字信号来进行监视和控制，那么就必须对传感器输入部分单独进行测试和调整。

注意！此读数和毫安输出（图1-1输出部分）是完全的，并且和零点设置及满量程设置没有关系。当通过HART通讯来读取PV时，其数值即使处在设定的输出范围之外，也仍然是准确的。

如果不使用模拟量输出（analog output）或称为电流环输出（current loop output），即把变送器只当作一个数字设备，那么输入部分的校准就是全部的、完全的校准。

如果在实际应用中使用模拟量输出（analog output），那么必须对输出部分单独进行测试和校准。

注意！此项校准和输入部分是完全的，并且也和零点设置及满量程设置没关系。

1.1.3 3051 差压变送器的参数、选型及维护 （1）3051变送器的常用技术参数

一般适用温度：膜盒充硅油时工作温度范围为-40~121℃，存放温度范围为-46~110℃；膜盒充惰性物时工作温度范围为-18~85℃，存放温度范围为-46~110℃。 适用电压范围：不带负载时为10.5VDC~55VDC.

量程可调范围:在最大量程的100:1范围内可调,但不能小于最小量程. 一般测量精度:0.075%FS

（2）3051变送器的选型

常用的几种3051变送器的型号:

3051 CD差压变送器,最小可选量程为0~6.22KPa,最大可选0~13800KPa；3051CG表压变送器, 最小可选量程为0~6.22KPa，最大可选量程为0~138000KPa；3051CA绝压变送器，最小可选量程为0~8.6PSIA,最大可选量程0~27580KPa；

3051 L单法兰式安装液位计，最小可选择量程为0~6.22KPa，最大可选量程为0~2070KPa； 3051 HD高温用差压变送器，最小可选量程为0~6.22KPa，最大可选量程为0~138000KPa； 3051 HG高温用表压变送器，最小可选量程为0~6.22KPa，最大可选量程为0~138000KPa； 3051 TG表压压力变送器，最小可选量程为0~2KPa，最大可选量程为0~600KPa； 3051 TA绝压压力变送器，最小可选量程为0~2KPa，最大可选量程为0~600KPa；

（3）3051变送器的引压管安装要求

引压管用于连接变送器的工艺管线，必须确保能正确传递压力并能获得准确的测量结果，有5种因素会造成测量结果错误：压力迁移、泄漏、管阻损失、液体介质中有气相、气体介质中有液相、正负引压管内液体介质密度变化。

安装变送器的最好位置应紧靠在工艺管线附近。

（4）HART协议与3051变送器在PROVOX DCS上组态中3种信号模式的特点

3051智能变送器在PROVOX DCS的通道组态时，可对应3种信号模式：模拟（analog）、数字（digital）和混合（hybrid）模式。

ANALOG（模拟）模式：3051只发送一与4~20mA对应的百分比信号给DCS的控制器，变送器的其它数字信息不能传送到DCS上。该模式可使DCS的SMART（智能）卡通过组态使用非智能变送器。

12 DIGITAL（数字）模式：智能变送器用HART协议以DCS的SMART（智能）卡进行通讯，而变送器的4~20mA信号不被采用，SMART（智能）卡只利用其数字信息，变送器按工程单位将测量值以32位浮点数据格式发送到SMART卡中。 DIGITAL（数字）模式比ANALOG（模拟）模式的优势是数据精度高，错误率低。其缺点是刷新率低（1~3S），不适合用于快速回路（fast loops）。

HYBRID（混合）模式：SMART卡以百分比读取4~20mA信号，象DIGITAL（数字）模式一样请求变送器发送数字信息，利用4~20mA信号对应的量程、工程单位的上下限和百分比信号输入，SMART卡可计算出输入值，并将计算结果以32位浮点数据格式送到控制器。

HYBRID（混合）模式优于DIGITAL（数字）模式之处在于其刷新率高（一般为10~20次/秒，基本上是ANALOG（模拟）模式的刷新率），可用于快速回路（fast loops），并且使用了4~20mA信号，电流/电压转换和D/A转换的错误减少了。

该模式可使变送器有能力将量程调整到较窄的范围内。

（5）3051在PROVOX DCS上的DDP（详细的显示参数）参数用法 该DDP参数主要是remote DDP，详见下表：

DDP# 102 103 224 225 226 227 235 236 助记符 PRC HIGH PRC LOW TCA LHI TCA LLO PCA LHI PCA LLO DEVSTAT DIGCOMM TUNE？ Y Y Y Y Y Y N N 描 述 过程量程高限浮点表示值 过程量程低限浮点表示值 变送器高限浮点表示值 变送器低限浮点表示值 过程量程高限浮点表示值 过程量程低限浮点表示值 以BIT方式显示设备状态 数字通讯是GOOD还是BAD 对于DDP#＝235项，DCS用二进制“00000000”表示变送器设备状态。若该项为“00000000”时，表明变送器处于正常工作状态，当其中任何一位由“0”变成“1”时，说明出现与该位对应的设备问题。各BIT分别代表的设备状态描述如下（BIT位由左到右为BIT#7—BIT#0）

BIT#7=1时：现场变送器工作不正常—变送器检测到一个硬件故障或错误 BIT#6=1时：组态发生改变—-执行过WRITE或SET命令

BIT#5=1时：冷启动—-变送器掉电又恢复供电后，它会重新安装系统信息，并且首先去确认此情况后，自动地复位该标记，该标记也可由Master Reset或Self TEST设置。

BIT#4=1时：更多状态可利用—-更多状态可利用，超过了变送器返回设备状态数。

BIT#3=1时：主变量模拟输出被锁定—-对于主变量的模拟或数字输出被锁定在所需的值上，主变量不能响应过程变化。 BIT#2=1时：主变量模拟输出饱和——主变量的模拟或数字输出值超过了其范围，不再表示真正的过程情况。

BIT#1=1时：非主变量超限——非主变量超过设备的操作极限，通过读取附加传感器命令，#48，可以识别到这个变量。

BIT#0=1时：主变量超限——工艺过程作用在SENSOR上，使主变量超出了变送器的操作。

（6）3051在校准及使用中应注意的问题

阻尼对测试（校准）性能的影响

阻尼在仪表的输入发生变化和在仪表输入读数的数字值及相应的仪表输出中，探测到这种变化之间引入延迟。这种由阻尼引入的延迟，可能超过其测试和校准中使用的建立时间。建立时间是进行测试和校准时，在设置输入和读取得到的结果之间，等待的时间量。应在进行测试时，将仪表的阻尼值设置为零。当测试（校准）完成后，再将阻尼常数调回到所需要的数值。 为什么说两点校准就是一个完整校准？

当然，这不是一个全部的、完全的校准。就某一个部分如：传感器调整（sensor trim）或模拟量输出调整（analog output trim），完成零点（低限LOW）和量程（高限HIGH）的校准就足够了。因为仪表内部的微处理器，只需要用零点（低限LOW）来修正偏移，量程（高限HIGH）提供一个斜率以校正基于零点（低限LOW）值的性能曲线。 数字量程的变化不是校准

通过通讯装置来改变变送器的量程，这仅仅是属于一种基本设置。在如图1-1中，改变量程只影响第二个方框，对所测量的过程变量（PV）没有影响。真正的校准需要使用一套参考标准（一台或多台标准表）来提供输入信号，并测量得到的输出值。

为什么有时从通讯装置显示的PV压力值和从标准mA表上显示的值不对应？

这是由于输入部分的测量值，在输出部分引入的补偿误差而被隐藏所至，这主要与校准过程有关。 必须分别进行传感器调整（sensor trim）和模拟量输出调整（analog output trim）就可以了。 在使用数字过程值来进行趋势监测、控制，应把外部零点和满量程按钮关掉

这是因为外部调整按钮，只是用来“模拟量输出调整（analog output trim）”，容易给日常维护 造成调整混乱。

1.2 3051 差压变送器现场校准操作

这里所说的“现场”就是装置上实际应用的现场。现场校准，具有实际准确度高、减少拆装工时及仪表的损坏、减少泄漏、检修及时等优点。但现场校准对标准装置（表）及工器具要求较高，以下所选用的标准装置（表）及工器具，完全符合安全及各种技术要求。

由于所用标准装置（表）及工器具的不同，操作的具体步骤可能不太一样。本例是以FLUKE（福禄克）743B和压力模块为标准装置进行具体操作，并详细记录整个操作过程。现场校准的是某装置RDT—8107回路上的差压变送器。具体型号为3051CD3A52A1AB4I5M5。 （1）所需标准装置及主要工器具 FLUKE 743B数字标准多用表 1台 FLUKE 700PD7标准压力模块 1个 PV111气动手压泵 1台 HART275通讯装置（手操器） 1台 （2）按示意图1-2所示连接并检查连线，确认无误。 连线前务必作好以下工作

① 对于现场正在运行的变送器，请首先办理相关的作业票，协同工艺操作人员搞好各项安全措施，使之不要影响工艺正常运行。

② 正确停运仪表，正、负压室放空。 ③ 断开系统连线，并做好各项安全处理。

（3）开启743B （1）供电

按下 （2）选取测试压力信号

＋ － TEST － ＋ FLUKE 743B COMM H L HART 275 从放空处接入压力 P源 PV111 气动手压泵 FLUKE 700PD7 压力模块 图1-2 mA SETUP 选24VDC （ENTER） Done

MEAS SOURCE CLEAR （ZERO） MEAS SOURCE （4）应用“HART275”检查或重新设置变送器的基本设置

进入到如下菜单

1.Tag（位号 RDT—8107） 在左面出现的菜单中，根据要求，分别读取或重新设置相关2.Unit（单位） KPa 内容。校准测试时建议将Damp（阻尼）时间调整为“0”，测试3.Range values（量程值） 结束后再改回原值。

4.Device information（设备信息） 5.Xfer fnctn Linear（线性化设置） 6.Damp（阻尼） 0.56S （5）打压进行密封性能检查

技术要求：差压变送器在密封性检查时，高低压力容室连通，

并同时引入额定工作压力进行观察。平稳地升压，达到测量上限值后，切断压力源，密封15min，在最后5min内通过压力表观察，

其压力值下降（或上升）不得超过测量上限值的2%。

（6）通过“HART 275”对传感器调整（Sensor trim）、模拟量4mA~20mA输出调整。 (6-1)传感器调整（Sensor trim） 进入到如下菜单

1． Re—range(量程重设) 2．Trim analog output (调整模拟量输出) 3． Sensor trim(传感器调整) 选1项 1． Zero trim（零点调整） 2． Lower sensor trim（低限值调整） 选2项 3． Upper sensor trim （高限值调整）选 3项 4． Sensor trim points（查看传感器调整后选4项 低限、高限校验点） 选3，确认 此项主要进行零选1项 点调整，（如有零点迁移可调整2~3项） 3051C:RDT—8107 WARN（警告）—Loop should be removed from automatic control（请从自动控制断开） 3051C:RDT—8107 WARN—This will affect OK sensor calibration（这将影响变送器的标定）

此时零点值应回到4mA附近（相对没有零点迁移的） 3051C:RDT—8107 Apply 0 input to sensor（输入0压力到传感器） OK 3051C:RDT—8107 NOTE（注意）—Loop may bi OK returned to automatic control（回路返回到自动控制） 3051C:RDT—8107 WARN-loop should be 选“2”项 removed from automatic control。（请从自动控制断开） OK 3051C:RDT—8107 Apply low pressure（输入低限压力。） 注意：允许偏差为±5% OK 3051C:RDT—8107 Press OK when pressure is OK stable（压力稳定后按OK）

3051C:RDT—8107 Enter applied Pressure value （输入应达到的压力真值） 3051C:RDT—8107 ENTER Remov pressure （移开压力） OK 3051C:RDT—8107 NOTE-loop may be returned to automatic control（回路返回到自动控制） OK

选“3”项 操作步骤同“2”项 （输入压力为高限值时，允许偏差为±5%。输入应达到的压力高限真值）

3051C:RDT—8107 选“4”项 Sensor trim points lo snsr trim pt KPa（传感器调整点低限值） NEXT F3 EXIT F4 3051C:RDT—8107 Sensor trim points Up snsr trim pt KPa（传感器调整点高限值） 反回到主菜单 退出 （6-2）调整模拟量4mA～20mA两点输出。 进入到如下菜单 1. D/A trim(数/摸转换) 2. Scaled D/A trim (标准数/摸转换) 3051C:RDT—8107 选1,确认 WARN（警告）—Loop should be removed from automatic control（请从自动控制断开） 3051C:RDT—8107 Setting fld dev output to 4mA（设置现场表，使其输出4mA） OK F4 3051C:RDT—8107 Connect reference meter （请连接好标准表） OK F4 OK F4 3051C:RDT—8107 Enter meter value （输入测量值） ENTER 3051C:RDT—8107 Fld dev output 4.00mA equal to 根据实际情F4 reference meter? （现场表输出4.00mA是否等于标准表?） 况进行选择 ENTER F4 3051C:RDT—8107 Setting fld dev output to 20mA （设置现场表输出到20mA） OK F4 3051C:RDT—8107 Enter meter value （输入测量值） ENTER F4 3051C:RDT—8107 ENTER Fld dev output 20.00mA 根据实际情F4 equal to reference meter （现场表输出是否等于标准表） 况进行选择

重复调整4mA、20mA，使压变在此两点输出，达到精度要求。 退出

（7）完成现场校准，记录相关数据。

（8）仪表断电，拆除连接线。

（9）将仪表和系统连接，并正确投入运行。

附件一：HART 275通讯器——菜单结构图（简略）

1．Processvariables （过程变量） 1． 压力 2． 百分比量程 3． 模拟量输出 4． 传感器温度 2．Diag/Service （诊断/维修） 1． 设备测试 2． 回路检测 3． Calibration标定 1． Re—range （主菜单） 1．Device Setup（设备设置） 2． PV（主变量） ****KPa 3．AO(模拟输出) ****mA 4．LRV(低限值) ****KPa 5．URV(高限值) ****KPa (量程重设) 2．Trim analog output(调整模拟量输出) 3．Sensor trim(传感器调整) 1． 键盘输入 2． 响应值 1． D/A trim（数/ 摸转换调整） 2． Scaled D/A trim(标准数/摸转换) 1． 零点调整 2． 低限值调整 3． 高限值调整 4． 查看传感器低限、高限调整校验点 3．Basic setup （基本设置） 1． Tag（位号 ***—****） 2． Unit（单位） KPa 3． Range values（量程值） 4． Device information（设备信息） 5． Xfer fnctn Linear（线性化设置） 6． Damp（阻尼） ***S 4．Detailed setup (主菜单具体设置) 5． Review(复查)

附件二：差压（压力）变送器校准记录

使用单位 ， 型号 ，测量范围 ，输出信号范围 ，

精度等级 ，制造厂 ，出厂编号 ，出厂日期 ， 相对湿度 ，

标准装置 ，编号 ，编号 ，编号 1． 外观：

2． 密封性： ％（压力变化在测量上限值的±2%以内） 3．基本误差及回程差

3．1传感器调整（sensor trim）

压力检定点 （ KPa ） 1 输出理论值（mA ） 实际输出值（ mA ） 上行程 下行程 基本误差（mA ） 上行程 下行程 回程误差 （mA ） 2

3．2模拟量输出调整（analog output trim）

输入检定点 （ mA ） 1 输出理论值（ mA ） 实际输出值（ mA ） 上行程 下行程 基本误差（ mA ） 上行程 下行程 回程误差 （ mA ） 2

基本误差：允许值 ，实际最大值 。

回程误差：允许值（绝对值） ，实际最大值 。

计算公式：基本误差＝测量值（实际输出值）－真值（输出理论值）

基本误差允许值＝±精度％×量程, 回程误差允许值＝精度％×量程 回程误差＝︱上行误差－下行误差 ︳ 5．

检定结果 检 定 员 复 核 员

6．检定日期 200 年 月 日