智能型壓力變送器工作性能影響因素的分析

周曉明　李家吉　高永飛

摘 要：隨著我國(guó)儀器儀表技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的智能型壓力變送器出現(xiàn)在高壓力，大流量的天然氣長(zhǎng)輸站場(chǎng)，其工作可靠，性能穩(wěn)定，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，安裝調(diào)試極為方便等特點(diǎn)。同時(shí)，其性能的好壞直接影響站場(chǎng)計(jì)量系統(tǒng)及商品氣的貿(mào)易交接，本文試圖

從其零點(diǎn)遷移，使用量程，安裝傾斜角度，工作環(huán)境溫度等方面加以分析，最后得出影響壓力變送器工作性能的因素，并提出改進(jìn)措施，為日后壓力變送器的選型提出合理化的見(jiàn)解。

關(guān)鍵詞：智能型壓力變送器；零點(diǎn)遷移；使用量程；安裝傾斜角度；工作環(huán)境溫度

1 引言

某天然氣長(zhǎng)輸接收站管線設(shè)計(jì)壓力6.3MPa，使用量程為0-8MPa，工作環(huán)境溫度為-40℃至85℃，精度等級(jí)為0.075%的已檢定智能型（3051）型壓力變送器，配合超聲波流量計(jì)對(duì)上游來(lái)氣進(jìn)行監(jiān)督計(jì)量，但隨著用氣高峰的來(lái)臨，在對(duì)商品氣進(jìn)行貿(mào)易交接計(jì)量時(shí)發(fā)現(xiàn)階段性虧氣，在排除下游用戶不安全用氣及超聲波流量計(jì)正常工作的情況下，對(duì)影響智能型壓力變送器工作性能的因素進(jìn)行分析。

2 零點(diǎn)遷移對(duì)智能型壓力變送器的影響

零點(diǎn)遷移，即壓力變送器的測(cè)量起點(diǎn)遷移到某一數(shù)值（正值或負(fù)值），在零點(diǎn)未遷移時(shí)，測(cè)量起點(diǎn)為零，當(dāng)測(cè)量起點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽禃r(shí)，稱為正遷移，反之，當(dāng)測(cè)量的起點(diǎn)由零變?yōu)槟骋回?fù)值時(shí)，稱為負(fù)遷移，無(wú)論正遷移還是負(fù)遷移，壓力變送器的輸出信號(hào)的下限值與測(cè)量壓力的下限值相對(duì)應(yīng)，即符合以下正比關(guān)系（如圖1）：

根據(jù)以上關(guān)系，分別選取兩臺(tái)編號(hào)為PT80101，PT80103的該型號(hào)壓力變送器，測(cè)量區(qū)域?yàn)檫M(jìn)出站，在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)記錄壓力變送器示數(shù)并測(cè)量相應(yīng)輸出電流，根據(jù)電流，換算出理論壓力值，與實(shí)際壓力做對(duì)比，推算零位遷移量。

如圖2所示，兩臺(tái)該型號(hào)壓力變送器，有一臺(tái)出現(xiàn)了負(fù)遷移，并且通過(guò)查詢?cè)撔吞?hào)壓力變送器安裝手冊(cè)得知，在不影響精度的情況下，零點(diǎn)最多漂移2.5inH2O，即±0.06223MPa，并且可以用HART手操器修正，對(duì)計(jì)量無(wú)影響。經(jīng)計(jì)算得知，該型號(hào)的兩臺(tái)壓力變送器量程漂移量最大為0.05752MPa，小于最大值，對(duì)其工作性能無(wú)影響，所以可以忽略零點(diǎn)漂移對(duì)該型號(hào)壓力變送器的影響。

3 使用量程對(duì)智能性壓力變送器的影響

壓力變送器在天然氣站場(chǎng)的應(yīng)用中，經(jīng)常由于測(cè)量要求或測(cè)量條件的變化，需要改變變送器的零點(diǎn)或量程，為此可以對(duì)壓力變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移和量程調(diào)整，量程調(diào)整的目的是使變送器的輸出信號(hào)的上限值與測(cè)量范圍的上限值相對(duì)應(yīng)。在排除管線升壓及維修設(shè)備的情況，該天然氣接收站的運(yùn)行壓力長(zhǎng)期保持在5MP以下，若將壓力變送器的使用量程更改為0MPa-5MPa，調(diào)整其使用上限，是否可以提高計(jì)量準(zhǔn)確性能，由圖3可知，量程調(diào)整相當(dāng)于改變壓力變送器的輸出特性斜率，在一定范圍內(nèi)可能提高測(cè)量的靈敏度，更進(jìn)一步，該壓力變送器的輸入壓力長(zhǎng)年保持在3-5MPa，若將該壓力變送器的量程調(diào)整為3MPa-5MPa，在改變使用量程的基礎(chǔ)上零位遷移，理論上即可以增加測(cè)量的靈敏度又可以提高準(zhǔn)確度，但實(shí)際確不是如此。通過(guò)查看安裝手冊(cè)得知超出量程比10：1的情況，該型號(hào)壓力變送器的精度等級(jí)需要按下列公式計(jì)算：

精度=±0.075%量程±[0.0075（URL/量程）]%量程

以3MPa至5MPa量程為例，該型號(hào)壓力變送器的固有URL（UP RANGE LIMIT）為27.6MPa，量程為2MPa，最后得出量程的精度等級(jí)為±0.1785%精度，為原來(lái)的2.38倍，即原有誤差是原來(lái)的2.38倍。

所以，由上可以推算出單純的縮小使用量程，調(diào)整使用下限，不能提高計(jì)量準(zhǔn)確性能，超出規(guī)定的量程比，將會(huì)降低該型號(hào)壓力變送器的精度等級(jí)，其原有使用量程為0-8MPa，量程約比為4：1，在規(guī)定的量程比內(nèi)，故可以排除使用量程對(duì)壓力變送器的影響。

4 安裝傾斜度對(duì)智能性壓力變送器的影響

圖4安裝傾斜度

安裝傾斜度是指壓力變送器的中軸線與鉛垂線之間的夾角，根據(jù)規(guī)定，當(dāng)介質(zhì)為氣體時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的上部。以廠家提供的安裝手冊(cè)為例，安裝位置對(duì)變送器零點(diǎn)的最大漂移量為±0.06223MPa，換算成電流為±0.12446mA，并且可以用HART手操器修正，下面以傾斜度約為30°，量程為0-5MPa，精度等級(jí)為0.075%的該型號(hào)壓力變送器為研究對(duì)象，隨機(jī)抽測(cè)壓力，分別抽測(cè)五次，各項(xiàng)參數(shù)如下表所示。

通過(guò)抽測(cè)，可以確定安裝傾斜度確實(shí)對(duì)壓力變送器的工作性能有影響，但產(chǎn)生的漂移量均小于漂移上限，并且其余壓力變送器均垂直安裝，因此可以排除此因素對(duì)壓力變送器的影響。

5 工作環(huán)境對(duì)智能性壓力變送器的影響

工作環(huán)境與實(shí)驗(yàn)環(huán)境不同，根據(jù)安裝手冊(cè)，壓力變送器在-40°C至85°C范圍內(nèi)可以正常工作，且在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，量程比小于10：1的變送器，環(huán)境溫度每變化28°C，變送器的變化不超過(guò)±（0.025URL+0.125%量程），換算成該型號(hào)壓力變送的變化為±0.0169MPa或±0.05408mA，變化值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在工作環(huán)境中的零點(diǎn)漂移對(duì)變送器的影響，同時(shí)，該地區(qū)夏天氣候不會(huì)超過(guò)50℃，冬天由伴熱系統(tǒng)給管段加熱，儀表設(shè)備等溫差變化不會(huì)太大，所以工作環(huán)境對(duì)壓力變送器的影響可以忽略不計(jì)。

6 結(jié)語(yǔ)

除上述因素外，振動(dòng)、電源及射頻干擾都對(duì)壓力變送器的工作性能有所影響，但影響微乎其微，所以未做考慮。通過(guò)分析可知，壓力變送器的零位遷移量在規(guī)定的范圍內(nèi)，對(duì)計(jì)量未造成實(shí)質(zhì)性的影響，使用量程的調(diào)整，在一定范圍內(nèi)能夠提高壓力變送器工作的靈敏度，若再在此基礎(chǔ)上，同時(shí)改變零位遷移量（規(guī)定范圍內(nèi)），也可以提高該壓力變送器的精度，但超過(guò)量程比10：1的其他部分，精度越來(lái)越低，建議在使用量程的量程比在5：1以下。

最后，該天然氣接收站智能型壓力變送器性能良好，未出現(xiàn)計(jì)量有誤的情況，同時(shí)也為日后在壓力變送器的選型，使用量程的調(diào)整及安裝問(wèn)題上提出了合理化的見(jiàn)解。

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