摘要：差壓變送器的設(shè)計(jì)采用了成熟的傳感技術(shù)和單片計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù), 在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)控領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本文簡(jiǎn)單介紹了差壓變送器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理并從火電廠中應(yīng)用的差壓變送器的熱控安裝和調(diào)試的過程中提出了一些提高差壓變送器的測(cè)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(huán)保、和輕工業(yè)等眾多領(lǐng)域都有應(yīng)用?？梢詫?shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量出各種壓力、壓差、液位、流量等工業(yè)過程需要的數(shù)據(jù)。一般來說, 差壓變送器采用的材質(zhì)的可以抗拒惡劣的環(huán)境條件和強(qiáng)腐蝕型的介質(zhì)。這樣使差壓變送器的應(yīng)用的范圍更加廣泛。下面我們將簡(jiǎn)單介紹一下差壓變送器的工作原理, 并根據(jù)其工作原理找出提高差壓變送器測(cè)量精確度的方法。下圖是差壓變送器的基本機(jī)構(gòu):
了解它的結(jié)構(gòu)對(duì)于在熱控安裝和單體調(diào)試的過程中提高差壓變送器的測(cè)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(yè)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常使用的一種壓差變送器的工作原理:
可以看出這種型號(hào)的壓差變送器的工作模塊包括傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、16 位單片機(jī)、電流控制電路、調(diào)零按鈕、通訊接口和顯示模塊。
具體的運(yùn)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(huì)改變傳感器中的電容值, 變化的電容值經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和16 位單片機(jī)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換變成了頻率信號(hào)傳送到到微處理器。微處理器經(jīng)過運(yùn)算把頻率信號(hào)變成電流控制信號(hào),
電流控制信號(hào)傳送到電流控制電路,電流控制電路把電流控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為4 m A 一20 m A 的模擬電流輸出, 與此同時(shí)微處理器( 16 位單片機(jī)) 還要負(fù)責(zé)處理通訊、顯示等模塊的交互操作。
差壓變送器有測(cè)量和放大兩個(gè)部分構(gòu)成, 在測(cè)量的時(shí)候壓力會(huì)隔離膜片和灌充硅油傳到測(cè)量膜片上, 在誤差允許的范圍內(nèi)其形變量是與壓力的大小成正比的。測(cè)量膜片的形變的位移量會(huì)讓中心電極和固定電極的共同構(gòu)成的電容器的電容值發(fā)生改變,電容改變的量會(huì)經(jīng)過電容一電流電路的轉(zhuǎn)化變成電流信號(hào)。
差壓變送器會(huì)把電容改變產(chǎn)生的電流信號(hào)和調(diào)零和零遷電路產(chǎn)生的調(diào)零信號(hào)以及反饋電路產(chǎn)生的反饋信號(hào)相比較, 計(jì)算出他們的差值, 把差值輸人到差壓變送器的另一個(gè)重要部位放大器。經(jīng)過放大器處理過的差值就是整個(gè)差壓變送器的輸出信號(hào)值。輸出信號(hào)在變送器的顯示模塊會(huì)以數(shù)字的形式顯示出來。
2 在熱控安裝和單體調(diào)試過程中提高差壓變送器測(cè)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(cè)量精確度的方法
差壓變送器的熱控安裝過程中產(chǎn)生的誤差是差異變壓器使用中主要的誤差來源, 具體表現(xiàn)在差壓變送器熱控安裝的具體位置和熱控安裝時(shí)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(huì)引起其輸出數(shù)值的變化, 而且會(huì)因?yàn)椴顗鹤兯推鞯臏y(cè)量點(diǎn)和熱控安裝點(diǎn)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(chǎn)生附加誤差。
結(jié)合火電廠現(xiàn)場(chǎng)總體設(shè)計(jì)的要求, 差壓變送器一般不允許安裝在使用現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量點(diǎn)的附近, 而是通過使用不同性能的引壓管引壓到一個(gè)相對(duì)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(hù),但是由于安置點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)存在不同程度的高度差就會(huì)產(chǎn)生附加誤差,嚴(yán)重影響了差壓變送器的測(cè)量的精確度。這種附加誤差的數(shù)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(zhì)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(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)的高度差的絕對(duì)值。不難算出l m 高度差的空氣傳送介質(zhì)的引起的附加誤差為12.12 aP, 若是傳送介質(zhì)不是空氣而是水的話, 在高度差為l m 的時(shí)候, 附加誤差高達(dá)9.8kpa?？紤]到一般的火電廠使用的差壓變送器是0.2 級(jí)差壓變送器, 在附加誤差對(duì)于測(cè)量值的影響大于0.1 % F·s 的情況下, 會(huì)嚴(yán)重降低差壓變送器的測(cè)量精度。因此, 若是火電廠使用的是空氣傳送介質(zhì)需要對(duì)量程小于12.12 P a 的變送器進(jìn)行重新調(diào)零校正; 若是火電廠使用的是水作為傳送介質(zhì)需要對(duì)量程小于9.8kpa 的變送器進(jìn)行重新調(diào)零校正。若是差異變送器測(cè)量的是液體流量時(shí), 使用差異變送器的時(shí)候我們應(yīng)在流程管道的側(cè)面的合適位置開出一個(gè)大小適宜的取壓口。
這樣, 一方面可以消除在流程管道經(jīng)常出現(xiàn)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(nèi)部減少氣泡溢出管道外引起的誤差。若是差異變送器測(cè)量的氣體流量, 我們?cè)诹鞒坦艿纼?nèi)開出的取壓口的位置應(yīng)該是流程管道的頂端或者流程管道側(cè)面。
在這種的情況下我們應(yīng)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(cè)量的氣體混合引起的測(cè)量誤差。在我們使用差異變送器測(cè)量蒸汽流量時(shí), 在選擇取壓口的位置時(shí)要選擇在流程管道的側(cè)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(dǎo)壓管中, 保證測(cè)量蒸汽的準(zhǔn)確性。
由于差壓變送器在測(cè)量工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)是通過中心測(cè)量膜片的形變位移的大小來感知兩端的壓力值的。同時(shí)差壓變送器的中心測(cè)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(duì)測(cè)量膜片產(chǎn)生壓力, 進(jìn)而導(dǎo)致其測(cè)量的誤差影響差壓變送器的測(cè)量精確度。
根據(jù)在差壓變送器的安裝過程中長(zhǎng)期積累下來的經(jīng)驗(yàn)可以得知: 在差壓變送器在安裝時(shí)是沿著垂直于測(cè)量膜片的方向傾斜的時(shí)候, 灌充硅油會(huì)對(duì)測(cè)量膜片產(chǎn)生壓力,從而引起測(cè)量膜片的形變,引起測(cè)量的誤差進(jìn)而降低差壓變送器的測(cè)量精確度;若是差壓變送器在安裝時(shí)是沿著水平于測(cè)量膜片的方向傾斜的時(shí)候, 灌充硅油一般不會(huì)對(duì)測(cè)量膜片產(chǎn)生壓力, 也不會(huì)引起測(cè)量膜片的形變, 對(duì)差壓變送器的測(cè)量精確度沒有影響。
2 . 2 在單體調(diào)試過程中提高差壓變送器測(cè)量精確度的方法
在對(duì)火電廠使用的差壓變送器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)單體調(diào)試時(shí), 修正由于火電廠中使用的差壓變送器安裝位置變化導(dǎo)致的測(cè)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(duì)差壓變送器的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響是單方面和線性的。我們可以依據(jù)這個(gè)顯著特征來對(duì)差壓變送器進(jìn)行調(diào)試和修正。具體的做法是: 把差壓變送器的高低兩端的測(cè)試口接人大氣, 并保證空氣流動(dòng)等因素不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試產(chǎn)生影響。使用現(xiàn)場(chǎng)手操器或者使用差壓變送器自帶的調(diào)零裝置調(diào)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非常大誤差允許范圍內(nèi), 則結(jié)束單體調(diào)試; 若是顯示值在差壓變送器的非常大誤差允許范圍之外, 必須重新進(jìn)行調(diào)試直到顯示值在變送器的非常大誤差范圍內(nèi),滿足差壓變送器的計(jì)量性能的要求。
3 結(jié)論
差壓變送器可以在石油、化工、鋼鐵、電力、環(huán)保、和輕工業(yè)等現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)作業(yè)中測(cè)量其流量、壓力、液位等重要參數(shù)。鑒于差壓變送器在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用, 提高差異變壓器的測(cè)量精確度有很大的現(xiàn)實(shí)意義。
在火電廠中提高差壓變送器測(cè)量精確度的重要方法是減少在熱控安裝和單體調(diào)試過程中的誤差。差壓變送器的熱控安裝和單體調(diào)試過程中產(chǎn)生的誤差具體表現(xiàn)在差壓變送器熱控安裝的具體位置和熱控安裝時(shí)差壓變送器的傾斜角度。從這兩個(gè)方面提出有針對(duì)性的的方法是提高差壓變送器的測(cè)量精確度必由之路。
