葉加星，鄧艷琴，李夕強(qiáng)，李軍

(江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102)

0 引言

現(xiàn)行通用的差壓變送器檢定時(shí)一般采用的是低壓容室通大氣壓力，但由于差壓變送器實(shí)際工作時(shí)低壓容室通工作壓力，因此會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差，在一些重要的場(chǎng)合如何選擇合適的測(cè)量方法，顯得尤為重要。

1 差壓變送器工作原理

差壓變送器是測(cè)量液體、氣體兩端壓力之差的變送器，又分為氣動(dòng)差壓變送器和電動(dòng)差壓變送器兩種(本文只研究電動(dòng)差壓變送器)，可以將測(cè)量的壓力變量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的直流信號(hào)輸出，如0～5 V，4～20 mA(其原理框圖見圖1)。差壓變送器與一般壓力變送器不同點(diǎn)在于差壓變送器有高壓端與低壓端兩個(gè)壓力測(cè)量接口，一般情況下只有當(dāng)高壓端壓力大于低壓端時(shí)儀表才能測(cè)量。

圖1 差壓變送器原理框圖

差壓變送器的主要是根據(jù)力矩平衡原理工作的，如圖2所示。被測(cè)差壓壓力ΔP=P2-P1，此差壓壓力通過(guò)膜合1的帶動(dòng)將力“F”傳導(dǎo)至杠桿2，使杠桿2以O(shè)為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)杠桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致檢測(cè)部件4產(chǎn)生位移，致使位移檢測(cè)放大器5輸出相應(yīng)比例的直流電流信號(hào)，與該直流信號(hào)對(duì)應(yīng)的磁鋼7內(nèi)的反饋線圈8會(huì)產(chǎn)生一個(gè)作用于杠桿6上的反作用力傳導(dǎo)至檢測(cè)部件4使之進(jìn)行自我比對(duì)與調(diào)整，這樣整個(gè)杠桿系統(tǒng)達(dá)到新的平衡狀態(tài)。此時(shí)位移檢測(cè)放大器5輸出電流即為與被測(cè)差壓成正比的直流電流I［1］。

圖2 電動(dòng)差壓變送器工作原理圖

2 差壓變送器的檢定

2.1 差壓變送器檢定標(biāo)準(zhǔn)

目前差壓變送器的檢定主要按照J(rèn)JG 882-2004《壓力變送器檢定規(guī)程》。［2］該規(guī)程主要是以壓力變送器為主，在某些檢定項(xiàng)目中增加了部分差壓變送器的內(nèi)容，具體和差壓變送器有關(guān)的主要是兩個(gè)檢定項(xiàng)目:基本誤差和靜壓影響。

JJG 882-2004《壓力變送器檢定規(guī)程》中6.2.3.3條款規(guī)定，“首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)的差壓變送器，靜態(tài)過(guò)程壓力可以是大氣壓力(即低壓力容室通大氣);強(qiáng)制檢定的差壓變送器，檢定時(shí)的靜態(tài)過(guò)程壓力應(yīng)保持在工作壓力狀態(tài)?！睓z定接線圖見圖3。

圖3 差壓變送器檢定接線圖

2.2 差壓變送器的檢定方法

現(xiàn)在絕大多數(shù)檢定機(jī)構(gòu)檢定差壓變送器時(shí)都采用的是壓力控制器或者是活塞式壓力計(jì)，其檢定方法與壓力變送器的檢定并無(wú)區(qū)別，差壓變送器的靜態(tài)過(guò)程壓力不能保持在工作壓力狀態(tài)。主要是由于很少有廠家研發(fā)可以同時(shí)輸出不同壓力值的設(shè)備，同時(shí)使用兩臺(tái)設(shè)備檢定差壓變送器給檢測(cè)工作帶來(lái)很多困難。由此一般工況下使用的差壓變送器還勉強(qiáng)符合規(guī)程要求，但強(qiáng)制檢定的差壓變送器的基本誤差的檢定無(wú)法按照規(guī)程要求。

另外靜壓影響的檢定也需要在差壓變送器的低壓力容室輸入靜態(tài)過(guò)程壓力，由于檢定設(shè)備的局限，因此靜壓影響檢定中的量程變化的檢定還無(wú)法開展。

2.3 差壓變送器不同檢定方法結(jié)果對(duì)比

為了完全按照檢定規(guī)程的要求，作者自己研制了帶多路輸出的高低壓合體壓力檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以同時(shí)輸出兩路壓力，用于解決檢定差壓變送器時(shí)，低壓容室無(wú)法同時(shí)輸入靜態(tài)過(guò)程壓力的情況。

本文以某廠家3只6 MPa差壓變送器為例分別以低壓力容室通大氣壓力和工作壓力兩種不同的檢定方法對(duì)其進(jìn)行檢定，比對(duì)其檢定結(jié)果。

2.3.1 采用低壓容室通大氣的檢定方法

選用3只0.2級(jí)的差壓變送器，按照J(rèn)JG 882-2004《壓力變送器檢定規(guī)程》的要求，在環(huán)境溫度20℃±5℃，相對(duì)濕度:45%～75%的檢定條件下放置2 h，按照?qǐng)D3進(jìn)行連接(圖中標(biāo)準(zhǔn)壓力1懸空，為大氣壓力)后開始檢測(cè)。選取5個(gè)檢定點(diǎn)，從0 MPa開始平穩(wěn)地輸入壓力信號(hào)到1.5，3，4.5，6 MPa各檢定點(diǎn)。為了方便結(jié)果的比較，我們采用正行程數(shù)據(jù)。見表1。

表1 采用壓力控制器的檢定結(jié)果(低壓容室通大氣)

2.3.2 采用低壓容室通工作壓力的檢定方法

用表1中的3只差壓變送器按照J(rèn)JG 882-2004《壓力變送器檢定規(guī)程》的要求，在環(huán)境溫度20℃±5℃，相對(duì)濕度:45%～75%的檢定條件下放置2h，按照?qǐng)D3進(jìn)行連接(圖中標(biāo)準(zhǔn)壓力1接工作壓力4 MPa)后開始檢測(cè)。選取5個(gè)檢定點(diǎn)，從0 MPa開始平穩(wěn)地輸入壓力信號(hào)到1.5，3，4.5，6 MPa各檢定點(diǎn);同樣記錄正行程數(shù)據(jù)。結(jié)果見表2。

表2 采用帶多路輸出的高低壓合體壓力檢測(cè)系統(tǒng)的檢定結(jié)果(低壓容室通工作壓力)

2.3.2 用專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法評(píng)定Z值

我們用評(píng)定Z值的方法評(píng)定現(xiàn)行采用的低壓容室通大氣的檢定方法檢定差壓變送器其結(jié)果的滿意度。以公式(1)計(jì)算Z值。

式中:XLAB為采用低壓容室通大氣的檢定結(jié)果;XREF為采用低壓容室通工作壓力的檢定結(jié)果;Δ為差壓變送器的允許誤差。

接受準(zhǔn)則:Z≤1，表明測(cè)量結(jié)果滿意，可以接受;

拒絕準(zhǔn)則:Z＞1，表明測(cè)量結(jié)果不滿意，必須查找原因并迅速采取糾正措施;

臨界預(yù)防準(zhǔn)則:0.7＜Z≤1，表明測(cè)量結(jié)果接近臨界，基本滿意，必須查找原因并采取適當(dāng)預(yù)防措施。

我們選取差壓“變送器2”對(duì)現(xiàn)行檢定方法Z值的評(píng)定［3-6］。結(jié)果見表3。

表3 Z值的評(píng)定

從表3中我們得知:測(cè)量點(diǎn)6 MPa時(shí)分別采用兩種不同方法測(cè)量的差壓變送器的結(jié)果“Z值”雖然符合接受準(zhǔn)則，但已經(jīng)達(dá)到了臨界預(yù)防準(zhǔn)則的的判定標(biāo)準(zhǔn)。

3 總結(jié)

從兩種檢定方法的結(jié)果我們可以得知，當(dāng)檢定時(shí)采用低壓容室通大氣壓力比低壓容室通工作壓力檢定結(jié)果最大相差0.023 mA，由于其滿量程為16 mA，而現(xiàn)在基本上差壓變送器都為0.2級(jí)，最大允許誤差為0.032 mA，相當(dāng)于準(zhǔn)確度降低了一大半，其檢定結(jié)果帶來(lái)的誤差是非常大的，對(duì)于精度要求非常高的場(chǎng)合，差壓變送器的檢定方法的選擇就需要注意了［7-8］。

［1］曹秀敏.差壓變送器的應(yīng)用和發(fā)展［J］.山西電力技術(shù)，2001(4):63-64.

［2］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG 882-2004壓力變送器檢定規(guī)程［S］.北京:中國(guó)計(jì)量出版社，2013.

［3］國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.JJF 1059-2012測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示［S］.北京:中國(guó)計(jì)量出版社，2012.

［4］葉加星.壓力變送器測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定［J］.計(jì)測(cè)技術(shù)，2014，34(S2):92-94.

［5］汪治人.差壓變送器輸出值誤差的不確定度評(píng)定［J］.電源技術(shù)應(yīng)用，2012(10):110-111.

［6］宋少英，穆晶.壓力(差壓變送器)示值誤差測(cè)量不確定度評(píng)定［J］.計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2006(33):40-42.

［7］周尚富.電容式差壓變送器的誤差分析［J］.計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2006(3):22.

［8］中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)組編.一級(jí)注冊(cè)計(jì)量師基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)實(shí)務(wù)［M］.北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社，2009.