壓力差壓變送器的性能誤差研究

程少帥

摘 要：壓力差壓變送器適用于壓力、差壓、流量、物位、密度的檢測(cè)，壓力差壓測(cè)量量程比、溫度、靜壓的參數(shù)不同，將會(huì)影響變送器的性能。鑒于此，本文對(duì)壓力差壓變送器的性能誤差進(jìn)行了分析探討，僅供參考。

關(guān)鍵詞：壓力變送器 差壓變送器 精度 性能誤差

一、壓力變送器的簡(jiǎn)述

壓力變送器是一種將壓力變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)的儀表，其輸出的信號(hào)會(huì)隨著壓力值的不同而成比例的改變。壓力變送器通常由感壓?jiǎn)卧?、信?hào)處理和轉(zhuǎn)換單元組成。按工作原理可以分為電容式、電感式、壓阻式、應(yīng)變式等；按壓力的大小主要分為壓力變送器和差壓變送器，按智能化程度可以分為普通壓力變送器和智能化壓力變送器；按輸出信號(hào)的種類(lèi)分為氣動(dòng)壓力變送器和電動(dòng)壓力變送器。壓力變送器的叫法，是相對(duì)于早期的壓力傳感器，都是輸出毫伏信號(hào)而言的，現(xiàn)代的壓力傳感器大部分是直接輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，所以現(xiàn)在的壓力傳感器大部分都可以叫做壓力變送器。

二、影響變送器精度的因素

某些制造廠商在樣本中列出了給定應(yīng)用條件下壓力差壓變送器總體性能的影響數(shù)據(jù)，如艾默生過(guò)程管理的3051壓力差壓變送器，參考精度為0.075%，其樣本產(chǎn)品給出了在下述條件下基于參考精度、環(huán)境溫度和壓力影響的綜合誤差為當(dāng)溫度=±28℃、6.9MPa靜壓的量程比為1∶1到5∶1時(shí)，對(duì)壓力差壓變送器整體性能誤差的影響是0.15%量程。最高等級(jí)參考精度的3051S壓力差壓變送器給出了在下述條件下的基于參考精度、環(huán)境溫度和壓力影響的綜合誤差。當(dāng)溫度=±28℃、6.9MPa靜壓的量程比為1∶1到5∶1時(shí)，對(duì)變送器整體性能誤差的影響是0.1%量程。這些總體性能的影響數(shù)據(jù)并不十分可靠，其資料中提供的某些型號(hào)、某些量程代號(hào)的溫度、壓力影響所造成的單項(xiàng)誤差就會(huì)超過(guò)相應(yīng)的綜合誤差值，如3051CD差壓變送器的量程，6.9MPa靜壓對(duì)該量程的影響就達(dá)到讀數(shù)的±0.4%。

1、量程比影響

所有差壓變送器的樣本都會(huì)指定量程范圍和量程比，規(guī)定了量程上限值（upperrangelimit，URL）和量程下限值（lowerrangelimit，LRL）。如果變送器不帶量程遷移，則量程下限值LRL通常為0；如果變送器帶100%量程遷移，則量程下限值LRL等于-URL。

2、溫度影響

在過(guò)程應(yīng)用中，過(guò)程溫度、環(huán)境溫度會(huì)發(fā)生很大的變化，肯定會(huì)與變送器測(cè)試時(shí)的參考條件不同，這也意味著性能將與所介紹的參考精度不同。溫度變化會(huì)影響變送器的零點(diǎn)精度和量程精度，通常采用的公式計(jì)算：

式中：TE為溫度影響，可用來(lái)計(jì)算TEz或TEr；f1、f2為制造廠家給出的系數(shù)。

有的變送器制造商分別給出了溫度對(duì)零點(diǎn)精度和量程精度的影響數(shù)據(jù)，如ABB公司2010TD差壓變送器，樣本中給出了在-40～+80℃之間對(duì)零點(diǎn)精度和量程精度的影響數(shù)據(jù)分別為0.1%，即TEz=0.1%、TEr=0.1%。當(dāng)溫度為28℃時(shí)，橫河公司EJA-110E差壓變送器對(duì)零點(diǎn)精度和量程精度的綜合影響為：

3、正確連接導(dǎo)壓管和固定被檢設(shè)備

對(duì)于壓力變送器要根據(jù)其螺紋的規(guī)格合理選擇配套的接頭并根據(jù)接頭之間的匹配程度適量的纏上生膠帶；對(duì)于差壓變送器一定要選擇H端連接，對(duì)有三通閥門(mén)的變送器要調(diào)節(jié)好閥門(mén)開(kāi)關(guān)，檢定過(guò)程中保持中間平衡閥關(guān)畢，兩側(cè)截止閥開(kāi)通。由于差壓變送器壓力范圍較小，儀器位置的稍微變化對(duì)電流值的影響很大，因此檢定全程要始終固定牢固。

4、預(yù)升壓檢測(cè)密封性

（1）排出帶三通閥門(mén)的差壓變送器內(nèi)部的殘液。（2）檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的密封性，如果發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)反復(fù)捏掐最容易漏氣部位通過(guò)聲音進(jìn)行確認(rèn)，如果故障依然存在，最簡(jiǎn)單的方法是把被測(cè)物放在水盆里看氣泡，但是要注意深度。（3）使導(dǎo)管中充滿(mǎn)傳壓介質(zhì)，促使壓力系統(tǒng)正常運(yùn)行為正式檢定預(yù)升壓。

5、檢定前的調(diào)整

（1）具體可打開(kāi)變送器的前蓋，同時(shí)按下“Z”和“S”鍵5s左右（解鎖），屏幕左下角顯示OPEN字母即代表解鎖成功。此時(shí)可以通過(guò)同時(shí)松開(kāi)兩個(gè)按鍵1s后再按“Z”鍵或者直接松開(kāi)“S”鍵的方法對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)零，直到屏幕出現(xiàn)“LEST”字幕完成調(diào)零操作。（2）零點(diǎn)調(diào)完后給壓到量程上限點(diǎn)用類(lèi)似方法調(diào)整量程上限。（3）有的儀器調(diào)整按鍵在正上面標(biāo)盤(pán)下，需要用螺絲刀往下按到底進(jìn)行調(diào)整，有的是通過(guò)順時(shí)針增大逆時(shí)針減小的旋鈕進(jìn)行調(diào)整，還有的如重慶橫河川儀的變送器只有零點(diǎn)調(diào)整旋鈕，沒(méi)有滿(mǎn)度按鈕，如果差的太多就需要用智能終端來(lái)調(diào)節(jié)。

其次，HART調(diào)整源于儀器內(nèi)部的協(xié)議種類(lèi)，智能變送器一般都會(huì)在標(biāo)盤(pán)上標(biāo)注協(xié)議的種類(lèi)。當(dāng)儀器機(jī)械調(diào)節(jié)不成功時(shí)可以嘗試此方法。（1）具體可以用CONST318，先正確更換接線方法即串接一個(gè)250Ω的電阻，然后按“HART”鍵啟動(dòng)HART功能后，校驗(yàn)儀會(huì)要求對(duì)內(nèi)外HART電阻進(jìn)行選擇，可以選擇內(nèi)阻并搜索。搜索完成后校驗(yàn)儀會(huì)在HART設(shè)備列表中顯示出此設(shè)備的名稱(chēng)。（2）點(diǎn)擊設(shè)備進(jìn)入后會(huì)讀取此變送器的相關(guān)參數(shù)，點(diǎn)擊“確認(rèn)”即可進(jìn)入主界面。主界面上有“設(shè)置”、“調(diào)整”和“過(guò)程量”三個(gè)鍵。設(shè)置鍵下為儀器的基本參數(shù)，有的可以更改有的不能，其中“主變量量程下限”和“主變量量程上限”可以更改，也最有用。（3）“調(diào)整”按鍵是HART過(guò)程的核心，對(duì)此重點(diǎn)介紹其中的“PV校準(zhǔn)”項(xiàng)。在調(diào)零點(diǎn)和量程的過(guò)程中為了精確可以先點(diǎn)擊“主變量PV清零”鍵，使零點(diǎn)更加接近4mA，然后點(diǎn)擊“PV校準(zhǔn)”項(xiàng)，輸入校準(zhǔn)上下限和單位并點(diǎn)擊“下一步”。在隨后的界面中保持給壓0MPa（通大氣）完成對(duì)零點(diǎn)的校準(zhǔn)，此過(guò)程設(shè)備在感受標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力，并顯示對(duì)應(yīng)的電流輸出。接下來(lái)加壓到滿(mǎn)量程壓力后點(diǎn)擊“完成”，最后點(diǎn)擊“調(diào)整”即可。以上兩種調(diào)整方法由于需要壓力源的供給，每次儀器所感知的壓力大小有所差別，所以需要多次調(diào)整才能達(dá)到更好的曲線效果。

最后，布朗協(xié)議的變送器可以用BT200對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，由于此協(xié)議不需要提供壓力源，操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單干脆，所以簡(jiǎn)單介紹。

（1）和HART協(xié)議一樣需要在兩個(gè)信號(hào)線串接一個(gè)250Ω的電阻，然后再把BT200手操器接在變送器電流輸出端（有正負(fù)極之分），打開(kāi)BT200，依次點(diǎn)擊“ENTER”、“F4”、“F2”、“ENTER”后，就出現(xiàn)了“C21”、“C22”分別代表上線和下限，如果想修改下限把光標(biāo)放在“C21”上點(diǎn)擊“ENTER”鍵直接輸入即可。（2）操作成功后一定要返回查看是否修改成功，有的變送器在改變下限值的同時(shí)為保持量程恒定上限值也將隨之而改變，而改變上限值并不影響下限值。

結(jié)束語(yǔ)

按所列出的公式，計(jì)算出所選擇的壓力差壓變送器的整體性能誤差，再與期望值進(jìn)行比較，確認(rèn)當(dāng)前的選型是否合適，以保證在特定應(yīng)用中的壓力差壓變送器能達(dá)到期望值。

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