| 闡述壓力變送器后續(xù)現(xiàn)場檢定的解決方案及數(shù)據(jù)處理 |
| 信息來源： 壓力變送器 | 2021-11-26 點(diǎn)擊量： 6371 |
【摘 要】本文以0.5級3051系列壓力變送器為例，針對大中型企業(yè)在用壓力變送器后續(xù)檢定的需要，闡述了一種現(xiàn)場檢定的解決方案，詳細(xì)列舉了檢定前的準(zhǔn)備工作、注意事項(xiàng)及檢定過程。同時(shí)對檢定規(guī)程中有關(guān)數(shù)據(jù)處理方面的條文進(jìn)行了探討，以供廣大計(jì)量檢定人員參考。9hD壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
1 背景
壓力變送器主要應(yīng)用于能源、化工、醫(yī)藥等大型工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)用壓力管道中，通過測量被測點(diǎn)壓力并用標(biāo)準(zhǔn)信號輸出達(dá)到自動化生產(chǎn)及安全監(jiān)控的目的。壓力變送器按照輸出信號可以分為兩大類即電動壓力變送器和氣動壓力變送器。電動壓力變送器的輸出信號為0~10mA、（4~20）mA的直流電流或者（1~5）V的直流電壓；氣動壓力變送器的輸出信號為20kPa~100kPa的氣體壓力。壓力變送器按照被測壓力可以分為絕壓壓力變送器、表壓壓力變送器和差壓壓力變送器。
其中輸出信號為（4~20）mA的直流電流的表壓及差壓變送器非常為常用，本文以此類變送器作為主要討論對象，并以0.5級的羅斯蒙特3051CD/CG系列壓力變送器為例。這種（4~20）mA制式的壓力變送器，一般采用兩線制接法，優(yōu)點(diǎn)是：抗干擾性能好；電流源內(nèi)阻無窮大，電流傳輸不存在線電阻損失，可直接傳輸距離達(dá)數(shù)公里；也不會因電源接反而燒表，還易于判斷線路通斷。上限設(shè)為20mA是因?yàn)榉辣囊螅涸?4V直流電壓下，20mA的電流通斷引起的火花能量不會引燃瓦斯等可燃?xì)怏w。下限設(shè)為4mA的原因是為了能檢測斷線：正常工作時(shí)非常低電流為4mA，當(dāng)傳輸線路因故斷線時(shí)，電流降為0mA。
在壓力變送器的后續(xù)檢定中，由于變送器在企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，數(shù)量眾多，且體積較大，運(yùn)輸不便，很難做到送檢；而在線現(xiàn)場檢定又受環(huán)境影響較大，且效率較低。為及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行在用壓力變送器的后續(xù)檢定工作，筆者與被檢單位協(xié)商，由被檢單位提供滿足規(guī)程中環(huán)境溫度要求（15℃~25℃）的工作間，將被檢智能壓力變送器拆卸并送至該工作間，由檢定員開展變送器的后續(xù)檢定工作。這種形式的檢定，既保證檢定規(guī)程要求的環(huán)境要求，又能提高工作效率，可滿足壓力變送器使用數(shù)量較多的中大型能源、化工、醫(yī)藥等企業(yè)對于在用壓力變送器的后續(xù)檢定需求。
2 檢定前的準(zhǔn)備工作
2.1 標(biāo)準(zhǔn)器的選擇
按照J(rèn)JG882-2004《壓力變送器檢定規(guī)程》中的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)器應(yīng)選擇便攜，抗干擾性能良好的數(shù)字壓力計(jì)及數(shù)字多用表（現(xiàn)在多用數(shù)字壓力檢驗(yàn)儀提供壓力、電流測量及24V輸出）。壓力源應(yīng)配備氣動泵：提供（-100~500）KPa壓力和液壓泵：提供500KPa以上壓力。
2.2 被檢變送器的處理
由于后續(xù)檢定的對象是在用的壓力變送器，使用過程要接觸大量化學(xué)物質(zhì)、高溫蒸汽等，其接口處的雜質(zhì)較多且易產(chǎn)生銹蝕，應(yīng)用細(xì)砂紙或鋼絲球?qū)⒔涌跈M端面清潔干凈，以使其與壓力源接口處的密封墊片緊密接觸，在加壓過程中不發(fā)生泄露。變送器的壓力傳感腔室往往積存雜質(zhì)及殘液，在檢定時(shí)會混入造壓介質(zhì)中造成污染或堵塞管路影響造壓，應(yīng)對其進(jìn)行清潔，將接口對應(yīng)側(cè)通氣閥打開并將接口朝下靜置3分鐘同時(shí)將殘液放凈，待排凈殘液后將通氣閥擰緊。
2.3 檢定點(diǎn)的選取
按照規(guī)程規(guī)定包括上下限在內(nèi)的5個(gè)點(diǎn)，分別為：0%FS、25%FS、50%FS、75%FS、100%FS，對應(yīng)輸出電流為：4mA、8mA、12mA、16mA、20mA。
2.4 關(guān)于躍遷及處理方法
在用壓力變送器往往會由于種種原因進(jìn)行量程的躍遷，如果變送器進(jìn)行了量值遷移，應(yīng)首先計(jì)算對應(yīng)的壓力上下限差值，按常規(guī)檢定合格后再用HART375手操器重新遷移回工作狀態(tài)，這樣既保證了被檢變送器的檢定符合規(guī)程要求又可滿足實(shí)際使用。
2.5 接線
變送器在靜置1小時(shí)后達(dá)到熱平衡，此時(shí)可將變送器安裝到壓力源對應(yīng)快速接口上，壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊接另一側(cè)快速接口。接線方式按照兩線制壓力變送器工作原理先將24V電源正極接數(shù)字多用表正極，再將數(shù)字多用表負(fù)極接壓力變送器正極，然后將壓力變送器負(fù)極接電源負(fù)極，非常后檢查接線無誤后接通24V電源，要注意盡量按照先接線后通電的順序，這樣可以避免接線過程中由于帶電接頭碰觸導(dǎo)致短路燒毀電源。
2.6 檢定前調(diào)整
由于檢定過程中不允許再調(diào)整零點(diǎn)及量程，在檢定開始前首先要確定被檢變送器的零點(diǎn)及滿量程是否超差，以便提高檢定效率。3051系列變送器在接線柱端口側(cè)方有兩個(gè)按鍵，分別標(biāo)明Z和S，Z按鍵調(diào)零，S按鍵調(diào)滿量程。首先把阻尼調(diào)整至非常小，在壓力源加載0%FS壓力值時(shí)，如果超差則按住變送器上Z端口5秒以上，使輸出電流為4mA。再使壓力源加載100%FS，超差則按變送器上S端口5秒以上，使輸出電流為20mA。由于調(diào)節(jié)滿量程對零點(diǎn)會有影響，這時(shí)要重新加載0%FS壓力值看零位輸出是否超差。而零位調(diào)整基本不會影響滿量程輸出，這一循環(huán)進(jìn)行后基本就可以開始檢定工作。
3 檢定項(xiàng)目
3.1 外觀檢查
?。?）按照規(guī)程規(guī)定目測變送器的銘牌是否完整、清晰，首先要檢查是否具有CMC標(biāo)識，這是計(jì)量器具必備的生產(chǎn)許可標(biāo)識；如果是進(jìn)口的變送器，則需要由被檢單位提供該型號變送器的進(jìn)口計(jì)量器具型式批準(zhǔn)證書。然后檢查是否標(biāo)注變送器的名稱、型號規(guī)格、測量范圍、準(zhǔn)確度等級、額定工作壓力等主要技術(shù)指標(biāo)；制造廠的名稱、出廠編號、生產(chǎn)日期；防爆類壓力變送器還應(yīng)有相應(yīng)的防爆標(biāo)志（一般用Ex表示）;如果是差壓變送器規(guī)程要求高、低壓容室應(yīng)有明顯標(biāo)記,一般在對應(yīng)壓力腔室底部用H代表高壓室，L代表低壓室。
?。?）按照規(guī)程規(guī)定檢查變送器零部件是否完好無損，緊固件是否有松動和損傷現(xiàn)象，可動部分是否靈活可靠。有顯示單元的變送器，數(shù)字顯示是否清晰，是否有缺筆畫現(xiàn)象。
3.2 絕緣電阻檢定
后續(xù)檢定的變送器只需檢定變送器端子與外殼間的絕緣電阻，檢定時(shí)分別將各端子與外殼用導(dǎo)線接入絕緣電阻表的正負(fù)接線柱，搖動絕緣電阻表搖把，測得端子與外殼之間的絕緣電阻不小于20M即為合格。
3.3 基本誤差檢定
控制壓力源平穩(wěn)加壓至上述各檢定點(diǎn)，待數(shù)字壓力校驗(yàn)儀顯示壓力值穩(wěn)定后讀取并記錄對應(yīng)輸出電流值至上限，然后平穩(wěn)泄壓至各個(gè)檢定點(diǎn)，讀取并記錄對應(yīng)輸出電流值至下限（注意上行程不記錄下限點(diǎn)，下行程不記錄上限點(diǎn)數(shù)據(jù)），按規(guī)程要求只需兩次循環(huán)即可。壓力變送器的測量誤差按公式（1）計(jì)算。
A=Ad-AS （1）
式中：A壓力變送器各檢定點(diǎn)的測量誤差，單位：mA/V/kPa；Ad壓力變送器上行程或下行程各檢定點(diǎn)的實(shí)際輸出值，單位：mA/V/kPa；AS壓力變送器各檢定點(diǎn)的理論輸出值，單位：mA/V/kPa。
注意：誤差的計(jì)算應(yīng)按每次循環(huán)的單次實(shí)際輸出值與理論值計(jì)算，取非常大值即為各檢定點(diǎn)的誤差值，作為該檢定點(diǎn)合格與否的判斷，而不能按兩次循環(huán)的平均值計(jì)算誤差值。
3.4 回差檢定
基本誤差檢定結(jié)束后按照上下行程的測得值計(jì)算回差?；夭钣?jì)算公式如下，所得結(jié)果不大于非常大允許誤差即為合格。
A=|Ad1-Ad2| （2）
式中：A壓力變送器的回差，單位：mA/V/kPa；Ad 1壓力變送器上行程各檢定點(diǎn)的實(shí)際輸出值，單位：mA/V/kPa。Ad2壓力變送器下行程各檢定點(diǎn)的實(shí)際輸出值，單位：mA/V/kPa。
注意：回差的計(jì)算應(yīng)分別對單次上下行程的實(shí)際輸出值計(jì)算，取絕對值非常大的差值即為回差值，不能按兩次檢定結(jié)果的平均值計(jì)算。
4 對檢定規(guī)程中關(guān)于數(shù)據(jù)處理方面的探討
由于壓力變送器使用頻繁，通常在高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕環(huán)境下工作，測量誤差普遍較大，經(jīng)常遇到臨界超差情況，檢定人員在判斷合格與否時(shí)就有如下問題：某塊壓力變送器在75%FS檢定點(diǎn)（對應(yīng)輸出電流標(biāo)稱值為16mA）時(shí)，非常大測量值是15.9150mA，檢定員進(jìn)行修約時(shí)按保留3位小數(shù)進(jìn)行處理，得結(jié)果15.915mA，并由此判定該變送器不合格；而被檢單位人員提出不同意見，認(rèn)為如果按照保留2位小數(shù)則應(yīng)得結(jié)果為15.92mA，符合0.5級壓力變送器非常大允許誤差0.08mA的要求，應(yīng)判定合格。
由此引起如下探討：
根據(jù)檢定規(guī)程中誤差計(jì)算過程中數(shù)據(jù)處理原則，小數(shù)點(diǎn)后保留的位數(shù)應(yīng)以舍入誤差小于壓力變送器非常大允許誤差的（1/101/20）為限，判斷壓力變送器是否合格應(yīng)以舍入以后的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。
本文探討的準(zhǔn)確度等級為0.5級、輸出量程為4~20mA的壓力變送器，其非常大允許誤差：=0.5%× （20-4）=0.08mA按照規(guī)程規(guī)定的保留位數(shù)要求，檢定員一般保留三位小數(shù)，按照數(shù)據(jù)處理中四舍五入的原則非常大修約數(shù)值為0.0005mA，即小于非常大允許誤差的1/10（為0.008mA），也小于非常大允許誤差的1/20（為0.004mA），完全符合規(guī)程要求。而如果保留二位小數(shù)則非常大舍入誤差為0.005mA。這個(gè)結(jié)果小于變送器非常大允許誤差的1/10，而大于變送器非常大允許誤差的1/20，但在規(guī)程所列的1/10~1/20范圍之內(nèi)，也符合規(guī)程要求。
綜上所述，0.5級變送器在數(shù)據(jù)處理時(shí)保留到小數(shù)點(diǎn)后二位和三位均應(yīng)符合規(guī)程要求，但是在變送器的檢定中，由于誤差值的修約會引起判定結(jié)果的互相矛盾，這樣就直接影響檢定人員對于被檢變送器合格與否的判斷。
筆者分析了幾個(gè)精度等級的壓力變送器，依據(jù)規(guī)程規(guī)定的修約判定極限值得出的非常后保留位數(shù)的結(jié)果如表1。
由此可見，規(guī)程中關(guān)于小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)的規(guī)定，只對0.5級的壓力變送器的數(shù)據(jù)處理及結(jié)果判斷有影響。
因此，筆者認(rèn)為將檢定規(guī)程中數(shù)據(jù)處理原則所規(guī)定的1/10~1/20這一范圍可統(tǒng)一規(guī)定為1/20這一單一值為宜。
陜ICP備09007751號-1