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                差壓變送器安裝位置影響分析及現場調試

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                差壓變送器是一種將壓力差轉換成直流標準信號的遠傳壓力測量儀器,它廣泛應用于各種流程工業自動控制領域以及水利水電、鐵路交通、智能建筑、航空航天、天然氣輸配送、高壓管道等眾多領域的壓力自動測量與控制之中。隨著其應用范圍的不斷推廣,由于其自身性能、安裝、維護等方面的原因,在具體使用中出現了許多影響其準確測量等正常使用的問題。本文分析了安裝位置變化導致影響差壓變送器正常使用的因素,并提出了相應的現場調試方法,以期與同行共同探討。
                 
                1.基本結構與工作原理
                以金屬電容式差壓變送器為例進行說明。
                電容式差壓變送器主要由測量和放大兩大部分組成,測量部分的檢測元件采用電容式差壓傳感器,其基本結構如圖1所示。
                 
                測量時,介質壓力通過隔離膜片和灌充硅油傳遞到中心的測量膜片上,該測量膜片是一張緊繃的彈元件,其形變位移量很小,可視為與兩邊的差壓成正比。測量膜片(即中心電極)受壓后形變位移,導致中心電極和兩個固定電極組成的兩個電容的電容值發生變化,此電容變化量由電容一電流轉換電路轉換電流信號ld,Id和調零與零遷電路產生的調零信號I的代數和同反饋電路產生的反饋信號I進行比較,其差值送入放大器,經放大后得到整機的輸出信號l0。
                圖1中,測量膜片的左邊為高壓室,右邊為低壓室。在左右隔離膜片都不受介質壓力的情況下,高、低壓室之間應沒有差壓,測量膜片無形變,輸出信號為0。
                 
                2.安裝位置影響分析
                由于差壓變送器安裝位置變化,引起其輸出變化、產生附加誤差的因素主要為差壓變送器測量點與安裝點的高度差和差壓變送器的傾斜。
                (1)測量點與安裝點高度差的影響
                由于工業現場總體設計的需要,差壓變送器往往不能安裝在使用現場的測量點附近,而是通過引壓管引壓到一個比較集中的地方,以便于維護和管理,這就會造成測量點與安裝點之間存在高度差,引壓管中的傳壓介質就會因高度差產生附加壓力,從而產生影響,引入附加誤差。
                可用公式△p=ng△h來計算附加誤差的大小,其中ρ為引壓管中的傳壓介質密度,g為當地重力加速度,△h為測量點與安裝點之間高度差的絕對值。按上述公式計算,可得1m高度差引起的空氣傳壓介質的附加誤差為12.12Pa,水傳壓介質的附加誤差9.8kPa。在流程工業中,管道中工作介質的密度往往大于水的密度,可見即使是1m的高度差,引入的附加誤差也是比較大的。
                目前,0.2級差壓變送器的使用極為廣泛,若以附加誤差對測量值的影響大于0.1%F·S為不可忽略,則通過計算可知,用于測量空氣介質壓力的差壓變送器,當量程小于12.12kPa時,需要進行誤差修正;用于測量水介質壓力的差壓變送器,當其量程小于9.8MPa時,需要進行誤差修正。
                (2)差壓變送器的傾斜影響
                從上述原理可知,差壓測量時,檢測元件是通過檢測中心測量膜片的形變位移來感知兩邊壓力差的。由于中心測量室內充滿了灌充硅油,當差壓變送器沿著垂直于測量膜片平面方向傾斜時(以下簡稱為左傾或右傾),灌充硅油本身對測量膜片會產生壓力,引起膜片形變,導致輸出值的變動。而當差壓變送器沿著與測量膜片平面平行的方向傾斜的時候(以下簡稱為前傾或后傾),灌充硅油就不會壓迫測量膜片,因此無影響。
                采用三臺不同量程的差壓變送器,在相同傾斜方向和傾斜角度時,分別進行傾斜影響實驗,實驗結果見表1。同時對一臺量程為36kPa的差壓變送器,在對不同傾斜方向和傾斜角度上進行實驗,實驗結果見表2。
                 

                由上述實驗結果可以看出:
                (1)不同量程的變送器受傾斜影響的程度不同,量程越小,影響越大;
                (2)當差壓變送器前傾和后傾時,其輸出線性和輸出值變化不明顯,不會影響其正常使用;
                (3)當差壓變送器左傾或右傾時,其輸出值將根據傾斜角度發生單方向的漂移,角度越大,影響越大,但線性不會有明顯變化。
                 
                3.現場調試
                根據上述分析與實驗結果可知,由于測量點與安裝點位置的高度差、安裝位置傾斜變化等因素,對差壓變送器測量結果造成的影響是單方向的,且影響是線性的,因此為差壓變送器現場調試、修正提供了依據?,F場調試時,將差壓變送器的高低測試口分別通大氣,并確保不受周圍空氣流動等因素的影響,用現場手操器或者差壓變送器自帶調零裝置調整零位輸出,通過讀取遠方顯示儀表或PC機顯示值,當零位輸出值在差壓變送器zui大允許誤差以內時,結束試,認為差壓變送器已恢復到其規定的計量性能。否則,應重新進行調試,直至滿足差壓變送器的計量性能要求。
                 
                4.結論

                差壓變送器在使用中,由于其測量點與安裝點位置的高度差、安裝位置的左傾或右傾,將產生較大的附加誤差,但因其線性度未發生變化,因此可采用調整零位的方法恢復其正常的測量性能,將保證其在工業過程自動化測量與控制中的正確使用,確保生產工藝正確、有效實施。
                 


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