海装重庆局 重庆 410000
摘要：压力差压变送器适用于压力、差压、流量、物位、密度的检测，压力差压测量量程比、温度、静压的参数不同，将会影响变送器的性能。一方面，了解了这些参数对压力差压变送器性能影响的程度;另一方面，通过正确设计，降低了这些参数对压力差压变送器性能影响的程度，如确定变送器量程时尽量选择小的量程比和选择环境温度变化小的场所安装变送器。
关键词：压力差压；变送器；性能误差
1变送器的参考精度
通常，制造厂家提供的参考精度指标是在试验室条件下测试的精度，这是由变送器制造厂在设计时和通过测试后提供的指标。典型的试验室条件是:温度为(20±5)℃，静压为0，相对湿度为45%～75%。大多数制造厂家对这一指标的描述是保证±3σ的一致性。实际测试时，大量的随机误差服从正态分布规律。如果概率密度取±1σ，置信概率为68．2%;概率密度取±2σ，置信概率为95．4%;概率密度取±3σ，置信概率为99．7%。3σ为极限误差，其概率含义是在1000次测试中只有3次测量误差会超过3σ。由于一般测试中的测量次数只有几十次，可以认为出现测量误差超过3σ的概率是很小的。参考精度是一个非常重要的指标，常常可以作为不同厂家压力差压变送器性能比较的基础。但对于用户在生产过程具体应用时的性能来说，因为参考精度仅适用于限定的量程比和规定的试验室条件，当条件变化时，它不能全面衡量压力差压变送器在工业应用的整体性能。压力差压变送器的参考精度只是其中的一个因素，还有其他一些影响精度的因素需要考虑。
2影响变送器精度的因素
2.1量程比影响
所有差压变送器的样本都会指定量程范围和量程比，规定了量程上限值(upperrangelimit，UＲL)和量程下限值(lowerrangelimit，LＲL)，如图2所示。如果变送器不带量程迁移，则量程下限值LＲL通常为0;如果变送器带100%量程迁移，则量程下限值LＲL等于－UＲL。例如ABB公司264DS差压变送器H量程代码的量程上限值UＲL是160kPa，因带100%量程迁移，则量程下限值LＲL是－160kPa。在LＲL和UＲL范围内(本例差压范围为－160～+160kPa)，用户可以设定量程低范围值(lowerrangevalue，LＲV)和量程高范围值(upperrangevalue，UＲV)。样本中同时会规定用户可设定的最大量程变化范围和最小量程变化范围。例如ABB公司264DS差压变送器H量程代码的最大量程变化范围和最小量程变化范围分别是160kPa和1．6kPa，而量程比就是最大量程变化范围和最小量程变化范围的比值，在本例中为160kPa∶1．6kPa，即100∶1。
差压变送器的制造商同时也会说明，他们所声称的参考精度不一定适用于用户选择的每一个量程。通常制造商采用以下公式计算:
TDE=±［f1+f2(UＲL/Span)］(1)
式中:f1、f2为制造厂家给出的系数。通常UＲL/Span以量程比符号r代替，公式可简化为:
TDE=±(f1+f2r)(2)
比如，对于ABB公司264DSH量程代码的差压变送器，在1∶1到15∶1的量程比范围内，变送器的精度仍为参考精度(0．075%)。如用户选择的量程超过15∶1的量程比，则给出了以下计算公式:
TDE=±0．005%r(3)
大多数差压变送器在10∶1的量程比范围内，精度仍为参考精度，不受量程比的影响。但仍有相当数量的差压变送器保证参考精度的量程比小于10∶1，这一指标甚至还有3∶1和2∶1;且同一型号产品的不同量程代号，保证参考精度的量程比也可能出现很大的差别，这都是用户在计算受量程比影响后的精度时需特别注意的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般来说，TDE≥ＲA。当变送器量程选择不当时，如选用变送器的设定量程位于大量程比的位置，有可能使差压变送器整体性能误差远远超过参考精度规定的误差。以ABB公司MV2010TD量程代号C的差压变送器为例，其量程范围是0．4～40kPa。按产品样本介绍，如果选择的量程在(0～4)kPa～(0～40)kPa之间时，精度指标可以达到该产品样本所列参考精度指标(0．075%);如果选择的量程在(0～0.4)kPa～(0～4)kPa之间时，精度指标就不是该产品样本所列的参考精度指标，而需要按公式计算附加误差(即在原有0．075%基础上增加这个附加误差值)。
TDE=±(0．005%r–0．05%)(4)
如果选其最小量程(0～0．4)kPa，按上式计算，附
加误差指标为0．45%，对应0．075%产品的TDE为0．525%，是原有误差的7倍。
当传统压力差压变送器的量程比大于10∶1时，精度通常开始降低。针对这一问题，施耐德电气集团福克斯波罗公司推出了一个新的S系列压力差压变送器。这种变送器采用了专利技术FoxCal，在变送器的固件中存储11个校准点，即量程上限(UＲL)的2．5%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、85%和100%，自动选择基于输入的正确曲线。采用11个校准点的标定方法，即使变送器在高量程比80∶1时，仍能保持其参考精度。虽然该系列变送器通常只应用在40∶1的量程比，但这已经是竞争对手量程比的3～4倍。这样在计算量程比影响时，就不用再从样本寻找计算公式，并作复杂的计算了。现有产品有50kPa、250kPa的差压变送器和1．4MPa、4．2MPa的压力变送器。以40∶1量程比计算，可覆盖(1．25～250)kPa的差压变送器量程和35kPa～4．2MPa的压力变送器量程。
2.2静压影响
类似于温度和量程的影响，静压对变送器的零点和量程的精度也有实质性影响。这些影响通常采用与式(2)形式相似的公式计算:
SPE=±(f1+f2r)(5)
式中:SPE为静压影响，可用来计算SPEz或SPEr;f1、f2为制造厂家给出的系数。
E+H公司PMD扩散硅差变送器静压对零点和量程的综合影响为:0．2%/10MPa。
西门子最高精度的SITＲANSP500差压变送器(量程25kPa)静压对零点和量程的影响分别为:
SPEz=0．035%r/7MPa(6)
SPEr=0．03%量程/7MPa(7)
横河EJA－110E差压变送器M、H、V量程静压对零点和量程的影响分别为:
SPEz=0．028%UＲL/10MPa(8)
SPEr=0．1%量程/10MPa(9)
以上公式中不包含量程比r的影响，但横河公司附加说明SPEz得出的是最大量程的百分比。如果将所得的数值与最大量程比时的量程相比，静压对零点的影响就非常大了。
3结论
按所列出的公式，计算出所选择的压力差压变送器的整体性能误差，再与期望值进行比较，确认当前的选型是否合适，以保证在特定应用中的压力差压变送器能达到期望值。
参考文献：
[1]沈艳婷.高静压差压变送器检测装置的研究[D].中国计量学院,2013.
[2]董燕婷.微差压变送器的研究与温度补偿实现[D].上海交通大学,2014.
论文作者:高斌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/9
标签：量程论文; 精度论文; 压变送器论文; 变送器论文; 静压论文; 误差论文; 压力论文; 《基层建设》2017年第15期论文;