關于壓力差壓變送器的性能誤差的研究分析

        壓力變送器是一種將壓力轉換成氣動信號或電動信號進行控制和遠傳的設備。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數轉變成標準的電信號（如4~20mADC等），以供給指示報警儀、記錄儀、調節器等二次儀表進行測量、指示和過程調節。其基本原量是壓力變送器感受壓力的電器元件一般為電阻應變片，電阻應變片是一種將被測件上的壓力轉換成為一種電信號的敏感器件。電阻應變片應用多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的黏合劑緊密地粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。壓力差壓變送器適用于壓力、差壓、流量、物位、密度的檢測，壓力差壓測量量程比、溫度、靜壓的參數不同，將會影響變送器的性能。鑒于此，本文對壓力差壓變送器的性能誤差進行了分析探討，僅供參考。
 
　　一、壓力變送器的簡述
壓力變送器是一種將壓力變量轉換為可傳送的標準化輸出信號的儀表，其輸出的信號會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單元、信號處理和轉換單元組成。按工作原理可以分為電容式、電感式、壓阻式、應變式等；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；按輸出信號的種類分為氣動壓力變送器和電動壓力變送器。壓力變送器的叫法，是相對于早期的壓力傳感器，都是輸出毫伏信號而言的，現代的壓力傳感器大部分是直接輸出標準信號，所以現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用條件下壓力差壓變送器總體性能的影響數據，如潤中儀表過程管理的3051壓力差壓變送器，參考精度為0.075%，其樣本產品給出了在下述條件下基于參考精度、環境溫度和壓力影響的綜合誤差為當溫度=±28℃、6.9MPa靜壓的量程比為1∶1到5∶1時，對壓力差壓變送器整體性能誤差的影響是0.15%量程。高等級參考精度的3051S壓力差壓變送器給出了在下述條件下的基于參考精度、環境溫度和壓力影響的綜合誤差。當溫度=±28℃、6.9MPa靜壓的量程比為1∶1到5∶1時，對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據并不十分可靠，其資料中提供的某些型號、某些量程代號的溫度、壓力影響所造成的單項誤差就會超過相應的綜合誤差值，如3051CD差壓變送器的量程，6.9MPa靜壓對該量程的影響就達到讀數的±0.4%。
　　1、量程比影響
　　所有差壓變送器的樣本都會指定量程范圍和量程比，規定了量程上限值（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
　　在過程應用中，過程溫度、環境溫度會發生很大的變化，肯定會與變送器測試時的參考條件不同，這也意味著性能將與所介紹的參考精度不同。溫度變化會影響變送器的零點精度和量程精度，通常采用的公式計算：
　　式中：TE為溫度影響，可用來計算TEz或TEr；f1、f2為制造廠家給出的系數。
　　有的變送器制造商分別給出了溫度對零點精度和量程精度的影響數據，如ABB公司2010TD差壓變送器，樣本中給出了在-40～+80℃之間對零點精度和量程精度的影響數據分別為0.1%，即TEz=0.1%、TEr=0.1%。當溫度為28℃時，橫河公司EJA-110E差壓變送器對零點精度和量程精度的綜合影響為：
　　3、正確連接導壓管和固定被檢設備
　　對于壓力變送器要根據其螺紋的規格合理選擇配套的接頭并根據接頭之間的匹配程度適量的纏上生膠帶；對于差壓變送器一定要選擇H端連接，對有三通閥門的變送器要調節好閥門開關，檢定過程中保持中間平衡閥關畢，兩側截止閥開通。由于差壓變送器壓力范圍較小，儀器位置的稍微變化對電流值的影響很大，因此檢定全程要始終固定牢固。
　　4、預升壓檢測密封性
　?。?）排出帶三通閥門的差壓變送器內部的殘液。（2）檢測整個系統的密封性，如果發現漏氣現象可以根據經驗反復捏掐容易漏氣部位通過聲音進行確認，如果故障依然存在，簡單的方法是把被測物放在水盆里看氣泡，但是要注意深度。（3）使導管中充滿傳壓介質，促使壓力系統正常運行為正式檢定預升壓。
　　5、檢定前的調整
　?。?）具體可打開變送器的前蓋，同時按下“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。此時可以通過同時松開兩個按鍵1s后再按“Z”鍵或者直接松開“S”鍵的方法對儀器進行調零，直到屏幕出現“LEST”字幕完成調零操作。（2）零點調完后給壓到量程上限點用類似方法調整量程上限。（3）有的儀器調整按鍵在正上面標盤下，需要用螺絲刀往下按到底進行調整，有的是通過順時針增大逆時針減小的旋鈕進行調整，還有的如重慶橫河川儀的變送器只有零點調整旋鈕，沒有滿度按鈕，如果差的太多就需要用智能終端來調節。
　　其次，HART調整源于儀器內部的協議種類，智能變送器一般都會在標盤上標注協議的種類。當儀器機械調節不成功時可以嘗試此方法。（1）具體可以用CONST318，先正確更換接線方法即串接一個250Ω的電阻，然后按“HART”鍵啟動HART功能后，校驗儀會要求對內外HART電阻進行選擇，可以選擇內阻并搜索。搜索完成后校驗儀會在HART設備列表中顯示出此設備的名稱。（2）點擊設備進入后會讀取此變送器的相關參數，點擊“確認”即可進入主界面。主界面上有“設置”、“調整”和“過程量”三個鍵。設置鍵下為儀器的基本參數，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，也有用。（3）“調整”按鍵是HART過程的核心，對此重點介紹其中的“PV校準”項。在調零點和量程的過程中為了精確可以先點擊“主變量PV清零”鍵，使零點更加接近4mA，然后點擊“PV校準”項，輸入校準上下限和單位并點擊“下一步”。在隨后的界面中保持給壓0MPa（通大氣）完成對零點的校準，此過程設備在感受標準大氣壓的壓力，并顯示對應的電流輸出。接下來加壓到滿量程壓力后點擊“完成”，后點擊“調整”即可。以上兩種調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，所以需要多次調整才能達到更好的曲線效果。
　　后，布朗協議的變送器可以用BT200對其進行調整，由于此協議不需要提供壓力源，操作起來比較簡單干脆，所以簡單介紹。
　?。?）和HART協議一樣需要在兩個信號線串接一個250Ω的電阻，然后再把BT200手操器接在變送器電流輸出端（有正負極之分），打開BT200，依次點擊“ENTER”、“F4”、“F2”、“ENTER”后，就出現了“C21”、“C22”分別代表上線和下限，如果想修改下限把光標放在“C21”上點擊“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。
 
　　結束語
　　按所列出的公式，計算出所選擇的壓力差壓變送器的整體性能誤差，再與期望值進行比較，確認當前的選型是否合適，以保證在特定應用中的壓力差壓變送器能達到期望值。

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