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  差壓變送器是一種將壓力差轉(zhuǎn)換成直流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的遠(yuǎn)傳壓力測(cè)量?jī)x器, 它廣泛應(yīng)用于各種流程工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)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(lǐng)域的壓力自動(dòng)測(cè)量與控制之中。隨著其應(yīng)用范圍的不斷推廣,由于其自身性能、 安裝 、 維護(hù)等方面的原因 , 在具體使用中出現(xiàn)了許多影響其準(zhǔn)確測(cè)量等正常使用的問(wèn)題。本文分析了安裝位置變化導(dǎo)致影響差壓變送器正常使用的因素 , 并提出了相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方法 , 以期與同行共同探討
1.基本結(jié)構(gòu)與工作原理
以金屬電容式差壓變送器為例進(jìn)行說(shuō)明。電容式差壓變送器主要由測(cè)量和放大兩大部分組成, 測(cè)量部分的檢測(cè)元件采用電容式差壓傳感器, 其基本結(jié)構(gòu)如圖 1所示。
測(cè)量時(shí), 介質(zhì)壓力通過(guò)隔離膜片和灌充硅油傳遞到中心的測(cè)量膜片上, 該測(cè)量膜片是一張緊繃的彈性元件 , 其形變位移量很小, 可視為與兩邊的差壓成正比。測(cè)量膜片(即中心電極)受壓后形變位移 , 導(dǎo)致中心電極和兩個(gè)固定電極組成的兩個(gè)電容的電容值發(fā)生變化, 此電容變化量由電容─電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)Id,Id 和調(diào)零與零遷電路產(chǎn)生的調(diào)零號(hào)Iz的代數(shù)和同反饋電路產(chǎn)生的反饋信號(hào)If進(jìn)行比較, 其差值送入放大器, 經(jīng)放大后得到整機(jī)的輸出信號(hào)I0。
圖1中, 測(cè)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(zhì)壓力的情況下, 高、低壓室之間應(yīng)沒(méi)有差壓, 測(cè)量膜片無(wú)形變, 輸出信號(hào)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(chǎn)生附加誤差的因素主要為差壓變送器測(cè)量點(diǎn)與安裝點(diǎn)的高度差和差壓變送器的傾斜。
(1) 測(cè)量點(diǎn)與安裝點(diǎn)高度差的影響
由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總體設(shè)計(jì)的需要, 差壓變送器往往不能安裝在使用現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量點(diǎn)附近, 而是通過(guò)引壓管引壓到一個(gè)比較集中的地方, 以便于維護(hù)和管理 , 這就會(huì)造成測(cè)量點(diǎn)與安裝點(diǎn)之間存在高度差 , 引壓管中的傳壓介質(zhì)就會(huì)因高度差產(chǎn)生附加壓力 , 從而產(chǎn)生影響 , 引入附加誤差。
可用公式 Δp = ρ g Δh 來(lái)計(jì)算附加誤差的大小 , 其中 ρ 為引壓管中的傳壓介質(zhì)密度, g 為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?, Δh 為測(cè)量點(diǎn)與安裝點(diǎn)之間高度差的值 。按上述公式計(jì)算, 可得 1m高度差引起的空氣傳壓介質(zhì)的附加誤 差為 12. 12P a , 水傳壓 介質(zhì)的 附加誤 差9. 8k P a 。在流程工業(yè)中 , 管道中工作介質(zhì)的密度往往大于水的密度, 可見(jiàn)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(jí)差壓變送器的使用極為廣泛, 若以附加誤差對(duì)測(cè)量值的影響大于 0. 1%F · S 為不可忽略, 則通過(guò)計(jì)算可知, 用于測(cè)量空氣介質(zhì)壓力的差壓變送器, 當(dāng)量程小于12. 12k P a 時(shí), 需要進(jìn)行誤差修正;用于測(cè)量水介質(zhì)壓力的差壓變送器, 當(dāng)其量程小于 9. 8M P a 時(shí) , 需要進(jìn)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(cè)量時(shí) , 檢測(cè)元件是通過(guò)檢測(cè)中心測(cè)量膜片的形變位移來(lái)感知兩邊壓力差的。由于中心測(cè)量室內(nèi)充滿了灌充硅油 , 當(dāng)差壓變送器沿著垂直于測(cè)量膜片平面向傾斜時(shí) ( 以下簡(jiǎn)稱為左傾或右傾) , 灌充硅油本身對(duì)測(cè)量膜片會(huì)產(chǎn)生壓力, 引起膜片形變, 導(dǎo)致輸出值的變動(dòng)。而當(dāng)差壓變送器沿著與測(cè)量膜片平面平行的方向傾斜的時(shí)候(以下簡(jiǎn)稱前傾或后傾 ) , 灌充硅油就不會(huì)壓迫測(cè)量膜片 , 因此無(wú)影響。
筆者采用三臺(tái)不同量程的差壓變送器 , 在相同傾斜方向和傾斜角度時(shí), 分別進(jìn)行傾斜影響實(shí)驗(yàn), 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1。同時(shí)對(duì)一臺(tái)量程為 36kPa 的差壓變送器,在對(duì)不同傾斜方向和傾斜角度上進(jìn)行實(shí)驗(yàn) , 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 2。
由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)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(dāng)差壓變送器前傾和后傾時(shí), 其輸出線性和輸出值變化不明顯, 不會(huì)影響其正常使用 ;
(3) 當(dāng)差壓變送器左傾或右傾時(shí), 其輸出值將根據(jù)傾斜角度發(fā)生單方向的漂移,角度越大,影響越大,但線性不會(huì)有明顯變化。

3.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試
根據(jù)上述分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知, 由于測(cè)量點(diǎn)與安裝點(diǎn)位置的高度差、 安裝位置傾斜變化等因素, 對(duì)差壓變送器測(cè)量結(jié)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(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、 修正提供了依據(jù) ?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí) , 將差壓變送器的高低測(cè)試口分別通大氣, 并確保不受周圍空氣流動(dòng)等因素的影響, 用現(xiàn)場(chǎng)手操器或者差壓變送器自帶調(diào)零裝置調(diào)整零位輸出 , 通過(guò)讀取遠(yuǎn)方顯示儀表或 PC 機(jī)顯示值, 當(dāng)零位輸出值在差壓變送器zui大允許誤差以內(nèi)時(shí) , 結(jié)束調(diào)試 , 認(rèn)為差壓變送器已恢復(fù)到其規(guī)定的計(jì)量性能。否則, 應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)試, 直至滿足差壓變送器的計(jì)量性能要求 。
差壓變送器在使用中, 由于其測(cè)量點(diǎn)與安裝點(diǎn)位置的高度差 、 安裝位置的左傾或右傾, 將產(chǎn)生較大的附加誤差, 但因其線性度未發(fā)生變化, 因此可采用調(diào)整零位的方法恢復(fù)其正常的測(cè)量性能, 將保證其在工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化測(cè)量與控制中的正確使用 , 確保生產(chǎn)工藝正確、有效實(shí)施。