影響天然氣管道用壓力變送器誤差的幾種因素

目前,，國內(nèi)對壓力變送器的研究大多集中在變送器智能電路領(lǐng)域,，而工作中的現(xiàn)場操作對壓力變.送器產(chǎn)生的誤差影響鮮有提及,。因此，對經(jīng)過調(diào)試的壓力變送器進(jìn)行誤差研究具有一定的應(yīng)用價值,。3051型壓力變送器進(jìn)行各項調(diào)試操作,，采集其調(diào)試前后的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行對比研究，觀察變送器因調(diào)試產(chǎn)生的誤差,，為其實(shí)際應(yīng)用提供了實(shí)驗依據(jù),。
一、測試設(shè)備與測試要求
1.測試設(shè)備
       試驗對象壓力變送器,，其量程為0~10MPa;通過恒溫室對試驗環(huán)境進(jìn)行溫度控制;采用艾默生475現(xiàn)場通信器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,、量程遷移、零位調(diào)試等操作;采用Const162氣壓泵,、Const181A液壓泵提供壓力源;分別以空氣和變壓器油作為試驗介質(zhì);采用Const273數(shù)字壓力校驗儀進(jìn)行輔助數(shù)據(jù)采集以及壓力大小控制,。
2.測試要求
       控制環(huán)境溫度為(20+0.5)℃，濕度為(50+2)%RH,，消除環(huán)境因素對壓力變送器示值的影響,。將量程均分為8段,即選取9個檢定點(diǎn)。壓力.泵作為壓力源,，每個壓力.點(diǎn)保持壓力10s,，通過數(shù)字萬用表讀取輸出電流值。每個壓力點(diǎn)重復(fù)5次實(shí)驗,，取5次讀數(shù)平均值作為其參照數(shù)據(jù)。
二,、實(shí)驗
1.量程遷移對壓力變送器產(chǎn)生誤差影響
       對默認(rèn)出廠設(shè)置0~10MPa的壓力變送器按一,、2測試要求進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表1所示,。隨著壓力的增大,，變送器輸出電流誤差值呈類似線性增大,，這是由于變送器本身存在誤差，并且用于控制壓力源的標(biāo)準(zhǔn)壓力計精度為0.01%FS,，存在系統(tǒng)誤差,。在測試過程中，輸出值穩(wěn)定性較高,，因此在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,，3051型壓力變送器可以完全滿足西氣東輸各環(huán)節(jié)所需要的0.2級要求。

       接著,，在測量允許范圍內(nèi),，使用艾默生475現(xiàn)場通信器將該壓力變送器量程遷移為0~6MPa與0~14MPa，按測試要求進(jìn)行檢測,，其結(jié)果如表2,、表3所示。進(jìn)行量程遷移后,，實(shí)測電流值基本仍.呈線性變化,，誤差隨量程的縮放產(chǎn)生了縮放變化，但沒有出現(xiàn)預(yù)期中誤差隨量程縮放比例而呈一-定比例變化規(guī)律,。這是由于羅斯蒙特壓力變送器采用的微處理器包含了有關(guān)傳感器響應(yīng)壓力和溫度輸人特性的信息,，即輸出信號已經(jīng)受到了補(bǔ)償調(diào)整。
總體概率誤差公式:

       式中:TPE--總體概率誤差;Ra--參考精度;TI一溫度影響;SPI-靜壓影響;URL--一壓力.上限值;URV-量程上限值;T--一環(huán)境溫度,。
       本次測試采用的壓力變送器不是差壓變送器,，無靜壓影響SPI。在環(huán)境溫度不變情況下,，將量程擴(kuò)大或縮小,，溫度影響TI數(shù)值會隨之變大或縮小。在工廠表征曲線不變的情況下,，總體概率誤差TPE也會隨之而改變,，但TPE數(shù)值同時受Ra與SPI影響，因此在改變量程后,，誤差并沒有呈一定比例變化,。
        對量程的遷移并不能改變微處理器中的工廠表征曲線,雖然會給壓力變送器帶來--些人為誤差，但在正常工作溫度范圍內(nèi),，仍然可以滿足其使用精度等級要求,。在測量范圍回遷至0~10MPa后，壓力變送器的信號輸出恢復(fù)正常值,，未帶來新的誤差,。
2.零位修正對壓力變送器產(chǎn)生的誤差影響
       選取經(jīng)過一段時間正常使用后，零位出現(xiàn)少量漂移的壓力變送器進(jìn)行測試,，其結(jié)果如表4所示,。隨著監(jiān)測點(diǎn)壓力值的增大,，變壓器輸出電流值誤差依然呈線性變化。整個測試過程中,，數(shù)值跳動幅度較小,，可說明在經(jīng)過長期使用后，3051型壓力變送器保持了較好的穩(wěn)定性,。
在該壓力變送器泄壓穩(wěn)定30min后,，對其進(jìn)行零位修正操作，結(jié)果如表5所示,。與表4對比可以發(fā)現(xiàn),，在零位修正完成后，隨著壓力值變大,，誤差值的遞增幅度與零位修正前基本相同,。這是由于,對壓力變送器進(jìn)行零位修正屬于單點(diǎn)調(diào)整，對工廠表征曲線并未產(chǎn)生影響,。在實(shí)際檢定過程中,，零位修正操作有助于補(bǔ)償壓力變送器因為安裝位置不同而產(chǎn)生的客觀影響，也可以消除變送器因長期使用造成的零位漂移,。
3.檢測介質(zhì)對壓力變送器產(chǎn)生的誤差影響
       筆者選取變壓器油為介質(zhì)對上述修正過的壓力變送器進(jìn)行測試,，結(jié)果如表6所示。與表1對比可知,，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下,，更換介質(zhì)后，檢定結(jié)果未發(fā)生明顯改變,。

       查閱相關(guān)資料獲悉,，更換檢測介質(zhì)后，壓力變送器在檢測過程中的放置角度會對其檢測結(jié)果產(chǎn)生影響,，因此,，將受到介質(zhì)(此處為變壓器油)污染后的壓力變送器水平放置進(jìn)行測試，結(jié)果如表7所示,。
       在標(biāo)準(zhǔn)條件下,，受過變壓器油污染的壓力變送器測量誤差未有明顯變化，但是在測試過程中,，輸出數(shù)據(jù)跳動幅度變大,，造成讀數(shù)困難，尤其是在受到輕微震動后,，該跳動幅度明顯增大,。這是由于壓力變送器的傳感器部分為擴(kuò)散硅元件,靈敏度較高,黏附在其表面的變壓器油無法徹底清除，在受到震動后直接對傳感器造成影響，引起輸出數(shù)據(jù)的波動,。
       變壓器油熱膨脹系數(shù)為960×10^-6/℃，在環(huán)境溫度發(fā)生變化后,，由介質(zhì)污染產(chǎn)生的零位溫漂不在羅斯蒙特的工廠表征曲線囊括范圍內(nèi),，故帶來的誤差影響更為明顯，在實(shí)際檢測過程中應(yīng)盡量避免,。
三,、結(jié)論
1.量程遷移操作不改變微處理器中的工廠表征曲線，雖然會給壓力變送器帶來人為誤差,，但該誤差可以通過量程回遷消除,。
2.零位修正操作可以修復(fù)溫度變送器在長期使用后產(chǎn)生的零位漂移，誤差值仍然保持線性,。
3.液體檢測介質(zhì)會對壓力變送器產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響,，會導(dǎo)致測量誤差變大和示值不穩(wěn)定，在實(shí)際操作過程中應(yīng)避免,。