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    利用差壓變送器進行計量的相關問題剖析與考究

    發表時間:2019-01-10   點擊次數:522 技術撑持:1560-1403-222

    1 引 言
    差壓變送器的使用在工業生產中是普遍存在的,隨著生產中工藝要求越來越高,對于差壓變送器的精確度要求也在提高,目前在差壓變送器的計量和使用過程中,由于生產要求的提高速提高,出現了很多現實問題無法在現行的JJG882-2004《壓力變送器檢定規程》(以下簡稱《規程》)得到解釋。比如高精度、小量程范圍的差壓變送器,零位輸出如何確定,這在目前就是一個空白的有待研究的領域。為了解決用戶在生產中可能會遇到的此類問題,本文以使用為廣泛的二線制差壓變送器為例,對零位輸出的問題進行分析研究。對徑向角度引起的差壓變送器的零位輸出問題進行研究,研究結果顯示徑向角度對差壓變送器的輸出影響比較嚴重,微小的徑向角度都可能造成測量誤差超出大允許誤差的情況。針對以上引入的誤差的情況進行分析,從技術角度保證差壓變送器的正確使用和計量,保證量值傳遞的準確可靠。

    壓力變送器/差壓變送器

    2 差壓變送器的原理
    二線制差壓變送器主要由感壓單元、信號處理與轉換單元以及顯示單元組成,如圖所示。其供電電壓為包括有24VDC的一個直流電壓范圍,在利用和計量過程中默認為24VDC供電,其輸出信號為4~20mA。流電壓范圍,在利用和計量過程中默認為24VDC供電,其輸出信號為4~20mA。圖1 二線制差壓變送器組成暗示圖變送器的信號輸出連接方式如圖所示,在計量過程中有時會用過程儀表校驗器替代電源、直流電流表部分。變送器的輸入部分連接如圖所示,計量過程中常常會將壓力選擇直接通大氣。利用過程中只有壓力1、壓力2,沒有壓力源部门。

    差壓變送器組成示意圖

    差壓變送器圖

    3 差壓變送器的計量
    根據「規程」要求,在規定的環境條件下逐項完成外觀檢查、密封性檢查、絕緣電阻、絕緣強度、基本誤差、回程誤差、靜壓影響的計量檢定項目,密封性和絕緣強度僅在*次檢定中進行,后續檢定不妨不做。靜壓影響是在*次檢定中進行,后續檢定在時進行。

    簡單介紹變送器計量過程中的幾個便利出錯的方面。1)檢定點的選擇:檢定點的選擇應按量程基本均勻散布,一般應包孕上限值、下限值,不少于個點。準確度等級優于0.1級的變送器應不少于個點。

    2)每個檢定的標準輸出值Ai的確定,如式所示:Ai=4+ Pi-P0PMAX-PC 式中:Pi為第i個檢定點的壓力值,單位Pa/kPa/MPa;P0為下限點的壓力值,單位Pa/kPa/MPa;PMAX為上限點的壓力值,單位Pa/kPa/MPa。

    差壓變送器公式

    4 差壓變送器計量中的問題研究
    在平常計量中,發現變送器在計量中存在一些「規程」中未涉及到,但是對計量和科研生產存在較大影響的問題,如變送器零位輸出受安裝角度影響的問題。在實驗室計量過程中,是高精度、小量程的變送器計量過程中,零位輸出若何確定,這類現象便利出現。
    以某品牌某型號的變送器為例進行說明[9]。被選擇的變送器的穩定性和重復性好,環境身分不發生變化的情況下,6h內輸出飄移小于0.001mA,回程誤差及重復性誤差都小于0.002mA。其準確度等級為0.075%,測量范圍0~100kPa,供電電壓24VDC,輸出4~20mA,輸出大允許誤差為±0.012mA[10]。將變送器的H端安裝在壓力源上,檢定介質為空氣,L端通大氣,當壓力源壓力為0時,變送器標準示值調整為零,標準輸出調整為4.000mA。安裝變送器的位置因为外力影響發生了微小角度的徑向轉,瞬間輸出發生了很大的變化,并且想再找回4.000mA輸出的地点就比較難了。

    為了驗證差壓變送器的地方變化對變送器輸出的影響。就以此變送器為實驗樣本做了以下幾組實驗[11-12],實驗地點:力學實驗室,環境溫度:20℃,實驗中6h內溫度變化不大于1℃,濕度57% RH,壓力源:5~250kPa,0.02級活塞式壓力計1臺,3等程度儀1。實驗中运用水平儀對安裝地方徑向程度進行測量,橫向保持不變。實驗實驗樣本安裝在標準壓力源上,使用HART手操器進行零點和滿量程的調整后,分別進行兩次測量。測量結果如表所示。

    表1 實驗一測量數據
    實驗二在實驗一第次測量完之后,在L端所在的儀表與支撐物接觸面之間参加一張A4紙,進行兩次測量。測量結果如表所示。
    差壓變送器圖1

    表2 實驗二測量數據
    實驗三在實驗二第次測量完成之后,去掉L端参与的A4紙,在H端所在的儀表與支撐物接觸面之間参预一張A4紙,進行兩次測量。測量結果如表所示。

    差壓變送器圖2
    表3 實驗三測量數據
    綜合上述組實驗的測量數據,可能明確得到結論:此類差壓變送器零位輸出受安裝角度影響很大,3組實驗的測量數據基于此變送器程度地点安裝,測量得到的。但同一測量點的測量數據的大差值達到了0.004mA,而其大允許誤差為±0.012mA,6h內輸出飄移小于0.001mA。因此引入的誤差對計量和科研生產的影響可想而知了。
    差壓變送器圖3

    5 差壓變送器的正確計量與使用
    在計量工作中,經常會出現這樣的問題,變送器水平安裝在壓力源上,壓力源壓力為0時,變送器零位輸出嚴重超差,變送器徑向微調一個角度,變送器輸出值恢復正常,這種狀態下,完成整個計量檢定過程,檢定結果為及格。為了保證變送器的正確使用,作為計量人員,這一情況應及時與變送器的用戶進行溝通。一般有兩種情況:

    1)跟用戶溝通后,確定用戶运用地点是活動的,且用戶不要求對變送器的輸出進行調整,微調安裝角度,保證零位輸出值,完成計量檢定,應在檢定證書中體現水平地方零點輸出值,給出備注,使用中安裝完成后,對零點進行測量,保證零點輸出在某點的某一允許誤差范圍內能力正常运用。

    2)跟用戶溝通后,確定用戶不妨保證程度安裝,對差壓變送器在水平狀態下進行零點和滿量程的調整,完成計量檢定,必要在檢定證書中體現水平地点未調整之前零點的輸出值,給出備注,此變送器利用中安裝运用,保證徑向程度,保證零點輸出值在某一允許誤差范圍內才干利用。

    6 結 論
    由于差壓變送器的計量和利用中存在零位輸出受安裝角度影響的問題,現有「規程」中沒有明確規定,對計量和使用都存在极少誤讀和誤導。是以有對差壓變送器設立檢定規程,或設立對應的技術規范對現有規程進行補充,對差壓變送器安裝的徑向角度做出相應規定,保證差壓變送器計量量值傳遞準確可靠,為科研生產保駕護航。


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