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(guò)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。可以實(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(guò)程需要的數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō), 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(guò)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(jiàn)的差壓變送器為例子可以很好地說(shuō)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)放大器處理過(guò)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(lái)。
2 在熱控安裝和單體調(diào)試過(guò)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(guò)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(guò)程中產(chǎn)生的誤差是差異變壓器使用中主要的誤差來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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。考慮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(kāi)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(wèn)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(kāi)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(lái)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(kāi)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(guò)中心測(cè)量膜片的形變位移的大小來(lái)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(guò)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(guò)程中長(zhǎng)期積累下來(lái)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(méi)有影響。
2 . 2 在單體調(diào)試過(guò)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(wèn)題是工作的重中之重。在熱控安裝過(guò)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(lái)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最大誤差允許范圍內(nèi), 則結(jié)束單體調(diào)試; 若是顯示值在差壓變送器的最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最大誤差范圍內(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(guò)程中的誤差。差壓變送器的熱控安裝和單體調(diào)試過(guò)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。
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