智能型壓力變送器工作性能影響因素的分析

摘　要：隨著我國儀器儀表技術(shù)的發(fā)展，越來越多的智能型壓力變送器出現(xiàn)在高壓力，大流量的天然氣長輸站場，其工作可靠，性能穩(wěn)定，具有維護(hù)簡單、體積小、重量輕，安裝調(diào)試極為方便等特點。同時，其性能的好壞直接影響站場計量系統(tǒng)及商品氣的貿(mào)易交接，本文試圖從其零點遷移，使用量程，安裝傾斜角度，工作環(huán)境溫度等方面加以分析，最后得出影響壓力變送器工作性能的因素，并提出改進(jìn)措施，為日后壓力變送器的選型提出合理化的見解。

1 引言
    某天然氣長輸接收站管線設(shè)計壓力6.3MPa, 使用量程為0 －8MPa, 工作環(huán)境溫度為-40℃至85℃，精度等級為0.075% 的已檢定智能型（3051）型壓力變送器，配合超聲波流量計對上游來氣進(jìn)行監(jiān)督計量，但隨著用氣高峰的來臨，在對商品氣進(jìn)行貿(mào)易交接計量時發(fā)現(xiàn)階段性虧氣，在排除下游用戶不安全用氣及超聲波流量計正常工作的情況下，對影響智能型壓力變送器工作性能的因素進(jìn)行分析。

2 零點遷移對智能型壓力變送器的影響
    零點遷移，即壓力變送器的測量起點遷移到某一數(shù)值（正值或負(fù)值），在零點未遷移時，測量起點為零，當(dāng)測量起點由零變?yōu)槟骋徽禃r，稱為正遷移，反之，當(dāng)測量的起點由零變?yōu)槟骋回?fù)值時，稱為負(fù)遷移，無論正遷移還是負(fù)遷移，壓力變送器的輸出信號的下限值與測量壓力的下限值相對應(yīng)，即符合以下正比關(guān)系（如圖1）：
                                             圖1 輸出信號的下限值與測量壓力的下限值對比關(guān)系
   根據(jù)以上關(guān)系，分別選取兩臺編號為PT80101，PT80103 的該型號壓力變送器，測量區(qū)域為進(jìn)出站，在規(guī)定的時間周期內(nèi)記錄壓力變送器示數(shù)并測量相應(yīng)輸出電流，根據(jù)電流，換算出理論壓力值，與實際壓力做對比，推算零位遷移量。如圖2 所示，兩臺該型號壓力變送器，有一臺出現(xiàn)了負(fù)遷移，并且通過查詢該型號壓力變送器安裝手冊得知，在不影響精度的情況下，零點最多漂移2.5inH2O, 即±0.06223MPa, 并且可以用HART 手操器修正，對計量無影響。經(jīng)計算得知，該型號的兩臺壓力變送器量程漂移量最大為0.05752MPa, 小于最大值，對其工作性能無影響，所以可以忽略零點漂移對該型號壓力變送器的影響。

3 使用量程對智能性壓力變送器的影響
     壓力變送器在天然氣站場的應(yīng)用中，經(jīng)常由于測量要求或測量條件的變化，需要改變變送器的零點或量程，為此可以對壓力變送器進(jìn)行零點遷移和量程調(diào)整, 量程調(diào)整的目的是使變送器的輸出信號的上限值與測量范圍的上限值相對應(yīng)。在排除管線升壓及維修設(shè)備的情況，該天然氣接收站的運(yùn)行壓力長期保持在5MP 以下，若將壓力變送器的使用量程更改為0MPa-5MPa, 調(diào)整其使用上限，是否可以提高計量準(zhǔn)確性能，由圖3 可知, 量程調(diào)整相當(dāng)于改變壓力變送器的輸出特性斜率，在一定范圍內(nèi)可能提高測量的靈敏度，更進(jìn)一步，該壓力變送器的輸入壓力長年保持在3-5MPa，若將該壓力變送器的量程調(diào)整為3MPa-5MPa, 在改變使用量程的基礎(chǔ)上零位遷移，理論上即可以增加測量的靈敏度又可以提高準(zhǔn)確度，但實際確不是如此。通過查看安裝手冊得知超出量程比10：1 的情況，該型號壓力變送器的精度等級需要按下列公式計算：
                             精度=±0.075% 量程±[0.0075(URL/ 量程)]% 量程

以3MPa 至5MPa 量程為例，該型號壓力變送器的固有URL(UPRANGE LIMIT) 為27.6MPa, 量程為2MPa，最后得出量程的精度等級為±0.1785% 精度，為原來的2.38 倍，即原有誤差是原來的2.38 倍。

所以，由上可以推算出單純的縮小使用量程，調(diào)整使用下限，不能提高計量準(zhǔn)確性能，超出規(guī)定的量程比，將會降低該型號壓力變送器的精度等級，其原有使用量程為0-8MPa, 量程約比為4：1，在規(guī)定的量程比內(nèi)，故可以排除使用量程對壓力變送器的影響。

4 安裝傾斜度對智能性壓力變送器的影響

   安裝傾斜度是指壓力變送器的中軸線與鉛垂線之間的夾角，根據(jù)規(guī)定，當(dāng)介質(zhì)為氣體時，取壓點應(yīng)在工藝管道的上部。以廠家提供的安裝手冊為例，安裝位置對變送器零點的最大漂移量為±0.06223MPa，換算成電流為±0.12446mA, 并且可以用HART 手操器修正，下面以傾斜度約為30°，量程為0-5MPa, 精度等級為0.075% 的該型號壓力變送器為研究對象，隨機(jī)抽測壓力，分別抽測五次，各項參數(shù)如下表所示。

   通過抽測，可以確定安裝傾斜度確實對壓力變送器的工作性能有影響，但產(chǎn)生的漂移量均小于漂移上限，并且其余壓力變送器均垂直安裝，因此可以排除此因素對壓力變送器的影響。

5 工作環(huán)境對智能性壓力變送器的影響
    工作環(huán)境與實驗環(huán)境不同，根據(jù)安裝手冊，壓力變送器在-40°C 至85°C范圍內(nèi)可以正常工作，且在實驗環(huán)境下，量程比小于10：1的變送器，環(huán)境溫度每變化28°C，變送器的變化不超過±（0.025URL+0.125% 量程)，換算成該型號壓力變送的變化為±0.0169MPa 或±0.05408mA，變化值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在工作環(huán)境中的零點漂移對變送器的影響，同時，該地區(qū)夏天氣候不會超過50℃，冬天由伴熱系統(tǒng)給管段加熱，儀表設(shè)備等溫差變化不會太大，所以工作環(huán)境對壓力變送器的影響可以忽略不計。

6 結(jié)語
   除上述因素外，振動、電源及射頻干擾都對壓力變送器的工作性能有所影響，但影響微乎其微，所以未做考慮。通過分析可知，壓力變送器的零位遷移量在規(guī)定的范圍內(nèi)，對計量未造成實質(zhì)性的影響，使用量程的調(diào)整，在一定范圍內(nèi)能夠提高壓力變送器工作的靈敏度，若再在此基礎(chǔ)上，同時改變零位遷移量（規(guī)定范圍內(nèi)），也可以提高該壓力變送器的精度，但超過量程比10：1 的其他部分，精度越來越低，建議在使用量程的量程比在5：1 以下。

最后，該天然氣接收站智能型壓力變送器性能良好，未出現(xiàn)計量有誤的情況，同時也為日后在壓力變送器的選型，使用量程的調(diào)整及安裝問題上提出了合理化的見解。