差压变送器
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提高差压变送器测量精确度

作时间:2016-06-03  来源:  作者:
   

摘要:差压变送器的设计采用了成熟的传感技术和单片计算机技术和传感器数字转换技术, 在工业现场的测控领域有广泛的应用。本文简单介绍了差压变送器的基本结构和工作原理并从火电厂中应用的差压变送器的热控安装和调试的过程中提出了一些提高差压变送器的测量精确度的方法。

0 引言
       差压变送器在石油、化工、钢铁、电力、环保、和轻工业等众多领域都有应用。可以实时的现场测量出各种压力、压差、液位、流量等工业过程需要的数据。一般来说, 差压变送器采用的材质的可以抗拒恶劣的环境条件和强腐蚀型的介质。这样使差压变送器的应用的范围更加广泛。下面我们将简单介绍一下差压变送器的工作原理, 并根据其工作原理找出提高差压变送器测量精确度的方法。下图是差压变送器的基本机构:

了解它的结构对于在热控安装和单体调试的过程中提高差压变送器的测量的精确度有很大的帮助。
1、差压变送器的工作原理
          以种种常见的差压变送器为例子可以很好地说明差压变送器的工作原理。下图是一种在工业现场经常使用的一种压差变送器的工作原理:

        可以看出这种型号的压差变送器的工作模块包括传感器、信号转换电路、16 位单片机、电流控制电路、调零按钮、通讯接口和显示模块。
        具体的运行过程如下: 在压差变送器的一端的传感器上,压力或者压差会改变传感器中的电容值, 变化的电容值经过信号转换电路和16 位单片机的数字转换器的转换变成了频率信号传送到到微处理器。微处理器经过运算把频率信号变成电流控制信号,
电流控制信号传送到电流控制电路,电流控制电路把电流控制信号转换为4 m A 一20 m A 的模拟电流输出, 与此同时微处理器( 16 位单片机) 还要负责处理通讯、显示等模块的交互操作。
        差压变送器有测量和放大两个部分构成, 在测量的时候压力会隔离膜片和灌充硅油传到测量膜片上, 在误差允许的范围内其形变量是与压力的大小成正比的。测量膜片的形变的位移量会让中心电极和固定电极的共同构成的电容器的电容值发生改变,电容改变的量会经过电容一电流电路的转化变成电流信号。
        差压变送器会把电容改变产生的电流信号和调零和零迁电路产生的调零信号以及反馈电路产生的反馈信号相比较, 计算出他们的差值, 把差值输人到差压变送器的另一个重要部位放大器。经过放大器处理过的差值就是整个差压变送器的输出信号值。输出信号在变送器的显示模块会以数字的形式显示出来。

2 在热控安装和单体调试过程中提高差压变送器测量精确度的方法
2 .1在热控安装过程中提高差压变送器测量精确度的方法
         差压变送器的热控安装过程中产生的误差是差异变压器使用中主要的误差来源, 具体表现在差压变送器热控安装的具体位置和热控安装时差压变送器的倾斜角度。差压变送器热控安装位置的改变不仅会引起其输出数值的变化, 而且会因为差压变送器的测量点和热控安装点的高度的变化以及在热控安装过程差压变送器的倾斜角度的变化而产生附加误差。
         结合火电厂现场总体设计的要求, 差压变送器一般不允许安装在使用现场的测量点的附近, 而是通过使用不同性能的引压管引压到一个相对比较集中的地方。这样的处理方法。一方面有利于火电厂的差压变送器的管理和维护,但是由于安置点和测量点存在不同程度的高度差就会产生附加误差,严重影响了差压变送器的测量的精确度。这种附加误差的数值大小可以通过以下的公式算出: 。
        其中表示引压管中使用的传送介质的密度; g 表示火电厂所在地的重力加速度; 表示差压变送器安装点与测量点的高度差的绝对值。不难算出l m 高度差的空气传送介质的引起的附加误差为12.12 aP, 若是传送介质不是空气而是水的话, 在高度差为l m 的时候, 附加误差高达9.8kpa。考虑到一般的火电厂使用的差压变送器是0.2 级差压变送器, 在附加误差对于测量值的影响大于0.1 % F·s 的情况下, 会严重降低差压变送器的测量精度。因此, 若是火电厂使用的是空气传送介质需要对量程小于12.12 P a 的变送器进行重新调零校正; 若是火电厂使用的是水作为传送介质需要对量程小于9.8kpa 的变送器进行重新调零校正。若是差异变送器测量的是液体流量时, 使用差异变送器的时候我们应在流程管道的侧面的合适位置开出一个大小适宜的取压口。

        这样, 一方面可以消除在流程管道经常出现的渣滓的沉淀的问题; 另一方面可以很方便的把差异变送器要安装在取压口的旁边或下面, 可以让气泡排人流程管道的内部减少气泡溢出管道外引起的误差。若是差异变送器测量的气体流量, 我们在流程管道内开出的取压口的位置应该是流程管道的顶端或者流程管道侧面。
         在这种的情况下我们应该把差异变送器安装在流程管道的旁边或上流程管道的上面, 这样一来积聚的液体可以很容易的流人流程管道中避免了液体和待测量的气体混合引起的测量误差。在我们使用差异变送器测量蒸汽流量时, 在选择取压口的位置时要选择在流程管道的侧面开取压口, 这样做的目的是可以很方便的把差异变送器安装在取压口的下方, 让遇冷凝聚的蒸汽能够借助重力的作用流人导压管中, 保证测量蒸汽的准确性。
          由于差压变送器在测量工业现场的数据是通过中心测量膜片的形变位移的大小来感知两端的压力值的。同时差压变送器的中心测量模块充满了灌充硅油。在差压变送器的热控安装的过程中不能让灌充硅油对测量膜片产生压力, 进而导致其测量的误差影响差压变送器的测量精确度。
          根据在差压变送器的安装过程中长期积累下来的经验可以得知: 在差压变送器在安装时是沿着垂直于测量膜片的方向倾斜的时候, 灌充硅油会对测量膜片产生压力,从而引起测量膜片的形变,引起测量的误差进而降低差压变送器的测量精确度;若是差压变送器在安装时是沿着水平于测量膜片的方向倾斜的时候, 灌充硅油一般不会对测量膜片产生压力, 也不会引起测量膜片的形变, 对差压变送器的测量精确度没有影响。

2 . 2 在单体调试过程中提高差压变送器测量精确度的方法
         在对火电厂使用的差压变送器进行现场单体调试时, 修正由于火电厂中使用的差压变送器安装位置变化导致的测量精确度不高的问题是工作的重中之重。在热控安装过程中对差压变送器的测量结果产生的影响是单方面和线性的。我们可以依据这个显著特征来对差压变送器进行调试和修正。具体的做法是: 把差压变送器的高低两端的测试口接人大气, 并保证空气流动等因素不对现场的调试产生影响。使用现场手操器或者使用差压变送器自带的调零装置调整差压变送器的零位输出, 读取显示仪或者电脑上的变送器的零位输出的显示值。
         若是显示值在差压变送器的最大误差允许范围内, 则结束单体调试; 若是显示值在差压变送器的最大误差允许范围之外, 必须重新进行调试直到显示值在变送器的最大误差范围内,满足差压变送器的计量性能的要求。

3 结论
        差压变送器可以在石油、化工、钢铁、电力、环保、和轻工业等现场的生产作业中测量其流量、压力、液位等重要参数。鉴于差压变送器在工业现场监测领域的广泛应用, 提高差异变压器的测量精确度有很大的现实意义。
        在火电厂中提高差压变送器测量精确度的重要方法是减少在热控安装和单体调试过程中的误差。差压变送器的热控安装和单体调试过程中产生的误差具体表现在差压变送器热控安装的具体位置和热控安装时差压变送器的倾斜角度。从这两个方面提出有针对性的的方法是提高差压变送器的测量精确度必由之路。

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