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

 
一、測試設備與測試要求
1. 測試設備
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境進行溫度控制;采用艾默生HART475手操器進行數據采集、量程遷移、零位調試等操作;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;采用Const273 數 字 壓 力 校 驗 儀進行輔助數據采集以及壓力大小控制。
 
2. 測試要求
控制環境溫度為(20±0.5) ℃, 濕 度 為(50±2)%RH,消除環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,通過數字萬用表讀取輸出電流值。每個壓力點重復 5 次實驗,取 5 次讀數平均值作為其參照數據。
 
二、實驗
1. 量程遷移對壓力變送器產生誤差影響
對默認出廠設置 0~10MPa 的壓力變送器按一、2 測試要求進行檢測,檢測結果如表 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準壓力計準確度為 0.01%FS,存在系統誤差。在測試過程中,輸出值穩定性較高,因此在標準狀態下,3051 型壓力變送器可以完全滿足西氣東輸各環節所需要的 0.2 級要求。接著,在測量允許范圍內,使用艾默生 475現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生了縮放變化,但沒有出現預期中誤差隨量程縮放比例而呈一定比例變化規律。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傳感器響應壓力和溫度輸入特性的信息,即輸出信號已經受到了補償調整。
0~10MPa 量程下各壓力點檢測結果
根據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。在環境溫度不變情況下,將量程擴大或縮小,溫度影響 TI 數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。
發生零位漂移壓力變送器的檢測結果
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,仍然可以滿足其使用準確度等級要求。在測量范圍回遷至 0~10MPa 后,壓力變送器的信號輸出恢復正常值,未帶來新的誤差。
 
2. 零位修正對壓力變送器產生的誤差影響
選取經過一段時間正常使用后,零位出現少量漂移的壓力變送器進行測試,其結果如表 4 所示。隨著監測點壓力值的增大,變壓器輸出電流值誤差依然呈線性變化。整個測試過程中,數值跳動幅度較小,可說明在經過長期使用后,3051 型壓力變送器保持了較好的穩定性。
 
在該壓力變送器泄壓穩定 30min 后,對其進行零位修正操作,結果如表 5 所示。與表 4 對比可以發現,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整,對工廠表征曲線并未產生影響。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. 檢測介質對壓力變送器產生的誤差影響
筆者選取變壓器油為介質對上述修正過的壓力變送器進行測試,結果如表 6 所示。與表 1 對比可知,在標準環境下,更換介質后,檢定結果未發生明顯改變。
 
查閱相關資料獲悉,更換檢測介質后,壓力變送器在檢測過程中的放置角度會對其檢測結果產生影響,因此,將受到介質(此處為變壓器油)污染后的壓力變送器水平放置進行測試,結果如表 7所示。
將壓力變送器水平放置各壓力點的檢測結果
在標準條件下,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,輸出數據跳動幅度變大,造成讀數困難,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,引起輸出數據的波動。
 
變壓器油熱膨脹系數為960×10-6/℃,在環境溫度發生變化后,由介質污染產生的零位溫漂不在羅斯蒙特的工廠表征曲線囊括范圍內,故帶來的誤差影響更為明顯,在實際檢測過程中應盡量避免。
 
三、結論
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溫度變送器在長期使用后產生的零位漂移,誤差值仍然保持線性。
3. 液體檢測介質會對壓力變送器產生不可逆轉的影響,會導致測量誤差變大和示值不穩定,在實際操作過程中應避免。
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