壓力變送器

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影響天然氣管道用壓力變送器誤差的幾種因素

作時間:2019-10-11  來源:  作者:
   

  目前,國內(nèi)對壓力變送器的研究大多集中在變送器智能電路領(lǐng)域,而工作中的現(xiàn)場操作對壓力變送器產(chǎn)生的誤差影響鮮有提及。因此,對經(jīng)過調(diào)試的壓力變送器進行誤差研究具有一定的應(yīng)用價值。筆者對羅斯蒙特 3051 型壓力變送器進行各項調(diào)試操作,采集其調(diào)試前后的輸出數(shù)據(jù)進行對比研究,觀察變送器因調(diào)試產(chǎn)生的誤差,為其實際應(yīng)用提供了實驗依據(jù)。z2t壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
一、測試設(shè)備與測試要求
1. 測試設(shè)備
試驗對象為羅斯蒙特 3051CG5A52A1AB4I5M5型壓力變送器,其量程為 0~10MPa;通過恒溫室對試驗環(huán)境進行溫度控制;采用艾默生HART475手操器進行數(shù)據(jù)采集、量程遷移、零位調(diào)試等操作;采 用 Const 162 氣 壓 泵、Const 181A 液 壓 泵 提供 壓力源;分別以空氣和變壓器油作為試驗介質(zhì);采用Const273 數(shù) 字 壓 力 校 驗 儀進行輔助數(shù)據(jù)采集以及壓力大小控制。
 
2. 測試要求
控制環(huán)境溫度為(20±0.5) ℃, 濕 度 為(50±2)%RH,消除環(huán)境因素對壓力變送器示值的影響。將量程均分為 8 段,即選取 9 個檢定點。壓力泵作為壓力源,每個壓力點保持壓力 10s,通過數(shù)字萬用表讀取輸出電流值。每個壓力點重復(fù) 5 次實驗,取 5 次讀數(shù)平均值作為其參照數(shù)據(jù)。
 
二、實驗
1. 量程遷移對壓力變送器產(chǎn)生誤差影響
對默認(rèn)出廠設(shè)置 0~10MPa 的壓力變送器按一、2 測試要求進行檢測,檢測結(jié)果如表 1 所示。隨著壓力的增大,變送器輸出電流誤差值呈類似線性增大,這是由于變送器本身存在誤差,并且用于控制壓力源的標(biāo)準(zhǔn)壓力計準(zhǔn)確度為 0.01%FS,存在系統(tǒng)誤差。在測試過程中,輸出值穩(wěn)定性較高,因此在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,3051 型壓力變送器可以完全滿足西氣東輸各環(huán)節(jié)所需要的 0.2 級要求。接著,在測量允許范圍內(nèi),使用艾默生 475現(xiàn)場通信器將該壓力變送器量程遷移為 0~6MPa 與0~14MPa,按測試要求進行檢測,其結(jié)果如表 2、表 3 所示。進行量程遷移后,實測電流值基本仍
呈線性變化,誤差隨量程的縮放產(chǎn)生了縮放變化,但沒有出現(xiàn)預(yù)期中誤差隨量程縮放比例而呈一定比例變化規(guī)律。這是由于羅斯蒙特壓力變送器采用的微處理器包含了有關(guān)傳感器響應(yīng)壓力和溫度輸入特性的信息,即輸出信號已經(jīng)受到了補償調(diào)整。
0~10MPa 量程下各壓力點檢測結(jié)果
根據(jù)羅斯蒙特公司提供的總體概率誤差公式:
QQ截圖20191011152649.jpg
式中:TPE——總體概率誤差;Ra——參考精度;TI——溫度影響;SPI——靜壓影響;URL——壓力上限值;URV——量程上限值;T——環(huán)境溫度。
 
本次測試采用的壓力變送器不是差壓變送器,無靜壓影響 SPI。在環(huán)境溫度不變情況下,將量程擴大或縮小,溫度影響 TI 數(shù)值會隨之變大或縮小。在工廠表征曲線不變的情況下,總體概率誤差 TPE也會隨之而改變,但 TPE 數(shù)值同時受 Ra 與 SPI 影響,因此在改變量程后,誤差并沒有呈一定比例變化。
發(fā)生零位漂移壓力變送器的檢測結(jié)果
對量程的遷移并不能改變微處理器中的工廠表征曲線,雖然會給壓力變送器帶來一些人為誤差,但在正常工作溫度范圍內(nèi),仍然可以滿足其使用準(zhǔn)確度等級要求。在測量范圍回遷至 0~10MPa 后,壓力變送器的信號輸出恢復(fù)正常值,未帶來新的誤差。
 
2. 零位修正對壓力變送器產(chǎn)生的誤差影響
選取經(jīng)過一段時間正常使用后,零位出現(xiàn)少量漂移的壓力變送器進行測試,其結(jié)果如表 4 所示。隨著監(jiān)測點壓力值的增大,變壓器輸出電流值誤差依然呈線性變化。整個測試過程中,數(shù)值跳動幅度較小,可說明在經(jīng)過長期使用后,3051 型壓力變送器保持了較好的穩(wěn)定性。
 
在該壓力變送器泄壓穩(wěn)定 30min 后,對其進行零位修正操作,結(jié)果如表 5 所示。與表 4 對比可以發(fā)現(xiàn),在零位修正完成后,隨著壓力值變大,誤差值的遞增幅度與零位修正前基本相同。這是由于,對壓力變送器進行零位修正屬于單點調(diào)整,對工廠表征曲線并未產(chǎn)生影響。在實際檢定過程中,零位修正操作有助于補償壓力變送器因為安裝位置不同而產(chǎn)生的客觀影響,也可以消除變送器因長期使用造成的零位漂移。
 
3. 檢測介質(zhì)對壓力變送器產(chǎn)生的誤差影響
筆者選取變壓器油為介質(zhì)對上述修正過的壓力變送器進行測試,結(jié)果如表 6 所示。與表 1 對比可知,在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下,更換介質(zhì)后,檢定結(jié)果未發(fā)生明顯改變。
 
查閱相關(guān)資料獲悉,更換檢測介質(zhì)后,壓力變送器在檢測過程中的放置角度會對其檢測結(jié)果產(chǎn)生影響,因此,將受到介質(zhì)(此處為變壓器油)污染后的壓力變送器水平放置進行測試,結(jié)果如表 7所示。
將壓力變送器水平放置各壓力點的檢測結(jié)果
在標(biāo)準(zhǔn)條件下,受過變壓器油污染的壓力變送器測量誤差未有明顯變化,但是在測試過程中,輸出數(shù)據(jù)跳動幅度變大,造成讀數(shù)困難,尤其是在受到輕微震動后,該跳動幅度明顯增大。這是由于壓力變送器的傳感器部分為擴散硅元件,靈敏度較高,黏附在其表面的變壓器油無法徹底清除,在受到震動后直接對傳感器造成影響,引起輸出數(shù)據(jù)的波動。
 
變壓器油熱膨脹系數(shù)為960×10-6/℃,在環(huán)境溫度發(fā)生變化后,由介質(zhì)污染產(chǎn)生的零位溫漂不在羅斯蒙特的工廠表征曲線囊括范圍內(nèi),故帶來的誤差影響更為明顯,在實際檢測過程中應(yīng)盡量避免。
 
三、結(jié)論
1. 量程遷移操作不改變微處理器中的工廠表征曲線,雖然會給壓力變送器帶來人為誤差,但該誤差可以通過量程回遷消除。
2. 零位修正操作可以修復(fù)溫度變送器在長期使用后產(chǎn)生的零位漂移,誤差值仍然保持線性。
3. 液體檢測介質(zhì)會對壓力變送器產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響,會導(dǎo)致測量誤差變大和示值不穩(wěn)定,在實際操作過程中應(yīng)避免。
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