摘要：差壓變送器的設計采用了成熟的傳感技術和單片計算機技術和傳感器數字轉換技術, 在工業現場的測控領域有廣泛的應用。本文簡單介紹了差壓變送器的基本結構和工作原理并從火電廠中應用的差壓變送器的熱控安裝和調試的過程中提出了一些提高差壓變送器的測量精確度的方法。
0 引言
差壓變送器在石油、化工、鋼鐵、電力、環保、和輕工業等眾多領域都有應用。可以實時的現場測量出各種壓力、壓差、液位、流量等工業過程需要的數據。一般來說, 差壓變送器采用的材質的可以抗拒惡劣的環境條件和強腐蝕型的介質。這樣使差壓變送器的應用的范圍更加廣泛。下面我們將簡單介紹一下差壓變送器的工作原理, 并根據其工作原理找出提高差壓變送器測量精確度的方法。下圖是差壓變送器的基本機構:
了解它的結構對于在熱控安裝和單體調試的過程中提高差壓變送器的測量的精確度有很大的幫助。
1、差壓變送器的工作原理
以種種常見的差壓變送器為例子可以很好地說明差壓變送器的工作原理。下圖是一種在工業現場經常使用的一種壓差變送器的工作原理:
可以看出這種型號的壓差變送器的工作模塊包括傳感器、信號轉換電路、16 位單片機、電流控制電路、調零按鈕、通訊接口和顯示模塊。
具體的運行過程如下: 在壓差變送器的一端的傳感器上,壓力或者壓差會改變傳感器中的電容值, 變化的電容值經過信號轉換電路和16 位單片機的數字轉換器的轉換變成了頻率信號傳送到到微處理器。微處理器經過運算把頻率信號變成電流控制信號,
電流控制信號傳送到電流控制電路,電流控制電路把電流控制信號轉換為4 m A 一20 m A 的模擬電流輸出, 與此同時微處理器( 16 位單片機) 還要負責處理通訊、顯示等模塊的交互操作。
差壓變送器有測量和放大兩個部分構成, 在測量的時候壓力會隔離膜片和灌充硅油傳到測量膜片上, 在誤差允許的范圍內其形變量是與壓力的大小成正比的。測量膜片的形變的位移量會讓中心電極和固定電極的共同構成的電容器的電容值發生改變,電容改變的量會經過電容一電流電路的轉化變成電流信號。
差壓變送器會把電容改變產生的電流信號和調零和零遷電路產生的調零信號以及反饋電路產生的反饋信號相比較, 計算出他們的差值, 把差值輸人到差壓變送器的另一個重要部位放大器。經過放大器處理過的差值就是整個差壓變送器的輸出信號值。輸出信號在變送器的顯示模塊會以數字的形式顯示出來。
2 在熱控安裝和單體調試過程中提高差壓變送器測量精確度的方法
2 .1在熱控安裝過程中提高差壓變送器測量精確度的方法
差壓變送器的熱控安裝過程中產生的誤差是差異變壓器使用中主要的誤差來源, 具體表現在差壓變送器熱控安裝的具體位置和熱控安裝時差壓變送器的傾斜角度。差壓變送器熱控安裝位置的改變不僅會引起其輸出數值的變化, 而且會因為差壓變送器的測量點和熱控安裝點的高度的變化以及在熱控安裝過程差壓變送器的傾斜角度的變化而產生附加誤差。
結合火電廠現場總體設計的要求, 差壓變送器一般不允許安裝在使用現場的測量點的附近, 而是通過使用不同性能的引壓管引壓到一個相對比較集中的地方。這樣的處理方法。一方面有利于火電廠的差壓變送器的管理和維護,但是由于安置點和測量點存在不同程度的高度差就會產生附加誤差,嚴重影響了差壓變送器的測量的精確度。這種附加誤差的數值大小可以通過以下的公式算出: 。
其中表示引壓管中使用的傳送介質的密度; g 表示火電廠所在地的重力加速度; 表示差壓變送器安裝點與測量點的高度差的絕對值。不難算出l m 高度差的空氣傳送介質的引起的附加誤差為12.12 aP, 若是傳送介質不是空氣而是水的話, 在高度差為l m 的時候, 附加誤差高達9.8kpa。考慮到一般的火電廠使用的差壓變送器是0.2 級差壓變送器, 在附加誤差對于測量值的影響大于0.1 % F·s 的情況下, 會嚴重降低差壓變送器的測量精度。因此, 若是火電廠使用的是空氣傳送介質需要對量程小于12.12 P a 的變送器進行重新調零校正; 若是火電廠使用的是水作為傳送介質需要對量程小于9.8kpa 的變送器進行重新調零校正。若是差異變送器測量的是液體流量時, 使用差異變送器的時候我們應在流程管道的側面的合適位置開出一個大小適宜的取壓口。
這樣, 一方面可以消除在流程管道經常出現的渣滓的沉淀的問題; 另一方面可以很方便的把差異變送器要安裝在取壓口的旁邊或下面, 可以讓氣泡排人流程管道的內部減少氣泡溢出管道外引起的誤差。若是差異變送器測量的氣體流量, 我們在流程管道內開出的取壓口的位置應該是流程管道的頂端或者流程管道側面。
在這種的情況下我們應該把差異變送器安裝在流程管道的旁邊或上流程管道的上面, 這樣一來積聚的液體可以很容易的流人流程管道中避免了液體和待測量的氣體混合引起的測量誤差。在我們使用差異變送器測量蒸汽流量時, 在選擇取壓口的位置時要選擇在流程管道的側面開取壓口, 這樣做的目的是可以很方便的把差異變送器安裝在取壓口的下方, 讓遇冷凝聚的蒸汽能夠借助重力的作用流人導壓管中, 保證測量蒸汽的準確性。
由于差壓變送器在測量工業現場的數據是通過中心測量膜片的形變位移的大小來感知兩端的壓力值的。同時差壓變送器的中心測量模塊充滿了灌充硅油。在差壓變送器的熱控安裝的過程中不能讓灌充硅油對測量膜片產生壓力, 進而導致其測量的誤差影響差壓變送器的測量精確度。
根據在差壓變送器的安裝過程中長期積累下來的經驗可以得知: 在差壓變送器在安裝時是沿著垂直于測量膜片的方向傾斜的時候, 灌充硅油會對測量膜片產生壓力,從而引起測量膜片的形變,引起測量的誤差進而降低差壓變送器的測量精確度;若是差壓變送器在安裝時是沿著水平于測量膜片的方向傾斜的時候, 灌充硅油一般不會對測量膜片產生壓力, 也不會引起測量膜片的形變, 對差壓變送器的測量精確度沒有影響。
2 . 2 在單體調試過程中提高差壓變送器測量精確度的方法
在對火電廠使用的差壓變送器進行現場單體調試時, 修正由于火電廠中使用的差壓變送器安裝位置變化導致的測量精確度不高的問題是工作的重中之重。在熱控安裝過程中對差壓變送器的測量結果產生的影響是單方面和線性的。我們可以依據這個顯著特征來對差壓變送器進行調試和修正。具體的做法是: 把差壓變送器的高低兩端的測試口接人大氣, 并保證空氣流動等因素不對現場的調試產生影響。使用現場手操器或者使用差壓變送器自帶的調零裝置調整差壓變送器的零位輸出, 讀取顯示儀或者電腦上的變送器的零位輸出的顯示值。
若是顯示值在差壓變送器的最大誤差允許范圍內, 則結束單體調試; 若是顯示值在差壓變送器的最大誤差允許范圍之外, 必須重新進行調試直到顯示值在變送器的最大誤差范圍內,滿足差壓變送器的計量性能的要求。
3 結論
差壓變送器可以在石油、化工、鋼鐵、電力、環保、和輕工業等現場的生產作業中測量其流量、壓力、液位等重要參數。鑒于差壓變送器在工業現場監測領域的廣泛應用, 提高差異變壓器的測量精確度有很大的現實意義。
在火電廠中提高差壓變送器測量精確度的重要方法是減少在熱控安裝和單體調試過程中的誤差。差壓變送器的熱控安裝和單體調試過程中產生的誤差具體表現在差壓變送器熱控安裝的具體位置和熱控安裝時差壓變送器的傾斜角度。從這兩個方面提出有針對性的的方法是提高差壓變送器的測量精確度必由之路。
