鄧樓泵站閘門荷重傳感器的靜態(tài)標(biāo)定方法

董慶杰，宋緩緩，劉 輝

（南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟南250109）

南水北調(diào)大型泵站的運行基本實現(xiàn)了自動化，自動化的穩(wěn)定可靠運行，通過傳感器傳送的數(shù)據(jù)為分析決策基礎(chǔ)，自動化的成敗，很大程度上取決于傳感器能否測得數(shù)據(jù)，測準數(shù)據(jù)。傳感器的準確標(biāo)定是確保傳感器的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)化輸出可靠性的重要環(huán)節(jié)。鄧樓泵站采用的ZWY—4HII 型閘門荷重測控儀主要由前置荷重傳感器及荷重變送器組成。荷重傳感器輸入信號：0～10 mV，采集荷重傳感器毫伏信號經(jīng)過AD 轉(zhuǎn)換處理成標(biāo)準4～20 mA 信號輸出直接供閘門荷重測控儀采集。

1 存在的問題

閘門荷重測控儀在使用過程中主要問題是左右荷重不一致，主要包括：1）荷重傳感器精度降低或損壞，線性關(guān)系不能滿足使用現(xiàn)狀，需進行標(biāo)定；2）變送器損壞或輸入的0～10 mV 對應(yīng)的不是輸出4～20 mA 關(guān)系，需進行標(biāo)定；3）閘門荷重測控儀損壞，維修更換。

2 閘門荷重測控儀標(biāo)定

標(biāo)定步驟主要為：通過對傳感器全量程等間距分點標(biāo)定；標(biāo)定過程中正反量程往復(fù)逐點標(biāo)定；從而列出傳感器線性關(guān)系曲線。

2.1 變送器標(biāo)定

變送器是采用AD 芯片，采集荷重傳感器毫伏信號經(jīng)過AD 轉(zhuǎn)換處理成標(biāo)準4～20 mA 信號輸出?？芍苯庸﹥x表或PLC 及其他系統(tǒng)采集。接線示意如圖1 所示。

圖1 變送器接線示意

采用信號檢驗儀輸出0～10 mV 電壓，接入s+，s-（v+與s-短接）。此時信號校驗儀輸出電壓從0 遞增，在變送器端子I、24V 處接萬用表，量取電流信號。正常情況下0～10 mV 對應(yīng)的是輸出4～20 mA 關(guān)系。

當(dāng)電壓為0 mV 時對應(yīng)的變送器輸出電流值應(yīng)為4 mA。如果不等于應(yīng)調(diào)整變送器的P1（零點調(diào)整），10 mV 時變送器輸出的電流值應(yīng)為20 mA。如果小于或大于應(yīng)調(diào)整變送器的P2。經(jīng)過調(diào)整后信號為標(biāo)準轉(zhuǎn)換信號。

2.2 荷重傳感器標(biāo)定

荷重傳感器被測重量y，與變送器輸出電流值x，關(guān)系表達式可表示為：

式中：k 為傳感器放大倍數(shù)，b 為常數(shù)。

荷重傳感器出廠值線性關(guān)系為0～5 T 對應(yīng)的重量是4～20 mA，則出廠值線性關(guān)系為：

安裝使用一段時間后，實際測量將被測重量從0 T 遞增至5 T 后再遞減得到線性關(guān)系為

兩者實際線性關(guān)系如圖2 所示。

圖2 荷重傳感器標(biāo)定線性關(guān)系

由圖2 可知，傳感器在使用過程中線性關(guān)系出現(xiàn)了漂移，由此導(dǎo)致了荷重顯示不準的問題。傳感器的靜態(tài)標(biāo)定,是在使用安裝前及使用過程中必須進行的一項工作。通過試驗和測量生成傳感器輸入與輸出的靜態(tài)特性曲線,可用來評定傳感器的特性如準確度、精密度、線性度等。通過特性曲線也能確定誤差關(guān)系，再根據(jù)線性關(guān)系計算出傳感器輸出值與工程值的關(guān)系表達式，在PLC模數(shù)轉(zhuǎn)換中實現(xiàn)過程信號到工程值的轉(zhuǎn)換，保證數(shù)據(jù)精度和可靠性。

2.3 閘門荷重測控儀損壞

采用信號檢驗儀輸出4～20 mA 電流接入閘門荷重測控儀輸入信號，即可判斷閘門荷重測控儀是否損壞。

當(dāng)對變送器和閘門荷重測控儀故障查明處理后采用替換、對比等方法對荷重傳感器進行判斷好壞即可。

3 結(jié) 語

1）通過靜態(tài)標(biāo)定解決了閘門荷重測控儀在使用過程中左右荷重不一致的問題，快速準確的對設(shè)備進行校驗，方便快捷，對于泵站常用的傳感器的校核都可適用。

2）通過靜態(tài)標(biāo)定找出了傳感器測量不準確的原因。未經(jīng)標(biāo)定的傳感器測量數(shù)據(jù)不準確,同時會造成數(shù)據(jù)偏差較大。因此傳感器在安裝前及使用過程中必須進行標(biāo)定，傳感器標(biāo)定是測量準確性的重要保證。