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压力变送器标定方法的研究

发表时间：2020/8/20 来源：《基层建设》2020年第10期作者：孙仲磊

[导读] 摘要：随着科学技术的发展，环境参数变送器等精密仪器得到了广泛使用。

        身份证号码：21040319851226xxxx 浙江杭州
        摘要：随着科学技术的发展，环境参数变送器等精密仪器得到了广泛使用。依照国家最高级别国家工业标准生产的产品，不少单位则瞄准了这个大市场，工业生产领域是主要目标市场，产品应用面较广，也会将军用、民用市场作为目标市场。
        关键词：航天器；环境试验；压力变送器；自动校准技术
        前言
        压力是工业控制系统中的一种重要参数，对压正确测量和控制是保证工业控制系统正常运行的必要条件之一。因此，系统设计了一种适用于高反应速度，以及适应高精度的压力传感器[1]。
        1工业生产环境中压力变送器的作用
        在进行工业生产环境，需要借助相关的压力变送器来对一些部位和数据信息进行测量，主要包括以下几个方面内容：
        进行动力系统压力测试，对于设备的密封性进行检测，针对充气、气瓶气密性进行检测，进行置换或者增压操作；针对化工、医药、火力发电、核电、石油炼化等行业；针对地面辅助设备也需要进行相应的压力测试，针对空调机组进行压力测控，针对洁净压缩空气、氮气、液氧、液氮等制取设备相关的压力实施测量和控制。在针对相关压力进行测试的过程中，测量的准确性和可靠性要求都比较高，要确保测量有效性，需要应用相关的压力测试仪表计量校准技术，促进整体测量精度和效率。就测量压力参数而言，在工业中多使用压力变送器针对压力进行电流信号的转换和相关模拟量的传输，使用电流信号的主要原因是避免测量校准受环境影响，且考虑到电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中对信号的质量不会有直接影响。就目前压力变送器信号在校准中的应用来看，属于DDE-111系统的，其负载电阻在0~350kΩ范围内，输出模拟直流电流信号在4~20mA。相关压力变送器的校准以往都是通过手动完成，在校准中会出现很多的麻烦，容易导致误差。为了提高校准工作效率以及测量精度，可以开发利用压力变送器的自动校准装置，提升校准精度和效率，避免误差[2]。在生产控制中压力变送器属于重要的计量器具，而压力变送器由于安装复杂、拆卸麻烦，每次送检都需要将压力采集切断并接触连锁控制，消耗了企业大量的人力物力，且送检周期长，严重影响企业的安全生产，现场检定或在线检定的需求日趋强烈。
        2检定规程的适用性
        压力变送器的检定执行JJG882－2004《压力变送器》检定规程，规程6.2.1.2条a）款要求环境温度：（20±5）℃，每10min变化不大于1℃；相对湿度：（45～75）％。因此，现场检定／校准时，首先要审查现场的环境温湿度是否与规程符合。同时，规程6.2.1.2条注：压力变送器如需在现场检定，而现场的环境条件和动力条件不符合上述要求时，则必须经不确定度评定来确定。只有在新的条件下，经分析因标准器及配套设备引入的扩展不确定度U95仍不超过被检压力变送器允许误差绝对值的1／3～1／4，方可进行现场检定。因此对于环境条件不符合要求的现场需要进行不确定度重新评定，而目前很多市一级法定机构的计量标准压力变送器检定装置的计量主标准器准确度等级为0.05级，刚好满足0.2级及以下压力变送器的检定，而现场检定时如果再加入环境温湿度引入的不确定往往超过了规程的要求，因此这时如果还需进行现场检定只有重新建标更换更高准确度等级的主标准器或者选择适合的环境季节进行现场检定。
        3现场检定操作注意事项介绍
        检定规程中有关压力变送器进行现场检定时只对环境温湿度提出了要求，可是在多年的实际工作中我们发现如果不能够做好现场检定的前期准备工作不仅会影响到示值误差的检定，更会影响到现场检定的安全。

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        3.1压力（差压）变送器的实际量程核对
        对于现场检定的压力变送器在完成了规程的适用性审查工作后，我们便需要开展检定前的准备工作，在多年的现场检定工作中我们发现部分企业将买回来的压力变送器量程进行了修改，在检定过程中如果没有将出厂量程复原就会发现误差超差较大，因此，在开始检定之前，需要用手操器连接该压力变送器核对其量程，查看其内部量程设置情况，如果量程修改了我们则需要恢复出厂量程设定，再按照铭牌上的量程范围依据检定规程来检定。
        3.2压力（差压）变送器的卸压与连接
        压力变送器现场检定一般情况下不需要将变送器拆下来，在现场检定工作正式开展之前首先应当将压力变送器与管道的连接管完全断开，将压力变送器与控制中心的电气连接完全断开，然后排除变送器压力室内残留杂质，可将电信号标准器直接串联或并联进入线路，特别要注意差压变送器在切断压力来源前应当先将平衡阀门打开，再将引压管之上的高低压阀门关闭掉，将高低压排气孔堵头拆卸下来，压力源在实际检定／校准工作的过程中一般情况之下是由变送器高压端口位置进入、低压端口和大气相互连接在一起。规程要求检定时如果选择的传压介质为液体应使变送器取压口的参考平面与活塞式压力计对的活塞下端面（或标准器取压口的参考平面）在同一水平面上，考虑到现场检定环境的限制，一般应在计算检定结果时将液柱高度差引入的误差予以修正。
        3.3检定前的调整注意事项
        将压力变送器加压至变送器满量程，预压一次，卸压后调整零位，再逐渐升压至满量程，若变送器输出超差，则调整变送器满度旋钮。一般情况下，变送器零位调整只是对系统有一个零位的偏移量，但对量程的调整会对零点有1／4的影响。例如，某仪表厂生产的输出为（4～20）mA的变送器，若零点（4mA）已调好，在满量程时输出为20.100mA，则调整满度旋钮，调整量为（20.100－20.000）×1／4＝0.025mA，使满量程输出为（20.000－0.025）＝19.975mA。卸压后零点输出大概为3.975mA，调整零点至4.000mA，再加压至满量程调整。反复调整，直至零点和满量程都符合要求，方可进行下一步的检定工作。
        3.4压力系统的现场检定
        压力变送器通常输出信号为电信号，不能直接读数，因此需要与二次仪表配套使用，常用的二次仪表有数显表头、计算机数据采集系统和各种控制系统，由于使用时最终得到的是一个压力参数，因此二次仪表准确与否，直接关系关系到测得值的准确性，因此系统整体检定／校准可保证整个系统的准确性和压力数据的实用性。压力系统其实就是压力变送器或压力传感器与数显或控制仪表连接成的压力测量系统。现在国家还没有这方面的规程，但可以参考JJG875－2005《数字压力计》检定规程，用和标准器相比较的方法来检测。现在一般配套的都是智能数显表，在计算机或面板上可进行示值修正和线性调整，这些调整厂家在说明书或培训时有说明。一般情况下，检定的结果应符合使用者的使用要求，或者符合显示表和传感器说明书中规定较低的一个技术指标。
        3.5现场检定的安全防护
        压力变送器一般都安装在工业现场，各种现场环境都有，比如天然气输气站和石油炼化的生产现场都有防爆防静电等要求，因此在进行现场检定之前要做好安全防护的交接，检定／校准时做好现场的环境监测和安全防护工作（比如静电消除及易燃易爆气体的实时监测预警）。
        结束语
        计量器具的现场检定极大的方便了企业客户，可是企业现场对检定／校准工作具有较多的不可控因素的影响，本文主要针对现场检定／校准压力（差压）变送器过程中需要注意的事项和可能出现的问题进行了介绍和分析，希望能够对从事压力（差压）变送器计量工作的同仁提供一点帮助。
        参考文献：
        [1]秦亭亭，马力，洪扁，等.基于LabVIEW的压力变送器自动校准系统的研制[J].仪器仪表用户，2019（9）：1-3.
        [2]周恒，祝志良，黄兵.动态直接比较法在校准绝对压力变送器中的应用[J].工业计量，2019（2）：19-22.
        [3]肖洲，刘智寅，许丹，等．严重事故仪表系统设计标准分析［J］．自动化仪表，2015，36（11）：18-21．