压力变送器校准及不确定度评定浅析

压力变送器校准及不确定度评定浅析

德州市产品检验检测研究院山东省德州市253000

摘要:压力传感器的使用十分广泛,无论是国产变送器还是进口变送器,在使用过程中由于工作环境、人为操作不当或者自身原因都会出现各种故障,因此我们不仅要按照校准规程和说明书的标准规范进行操作,还要掌握正确的故障判断、养护和维修知识,这样才能保证压力传感器的使用寿命和测量精度。本文对压力变送器校准及不确定度评定进行分析。

关键词:压力变送器;校准;不确定度;评定

1概述

压力变送器是指以输出为标准信号的压力传感器,是一种接受压力变量,经传感转换后,将压力变化量按一定比例转换为标准输出信号的仪表。由测压元件传感器(也称作压力传感器)、测量电路和过程连接件三部分制作而成,它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号,以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。

将压力变送器与测量标准的输入端连接,电流输出端与数字多用表与标准电阻组合回路相连。在活塞上加上产生需要压力的砝码,使活塞升到工作位置,这时数字多用表的电压挡显示相应的电压输出值,此电压值与标准电阻的电阻值的比值即压力变送器电流输出值。

2基本优点

2.1设置比较方便,并且可以有效的实现多点控制。如果压力信号检测出来的结论为连续信号,就可以将其设置为任意压力值,进而只需要对电控部分进行设定就可以了。

2.2为了能够将压缩机进行延长寿命,可以对压缩机进行高级控制。通过压缩机的变频技术,可以有效的使压缩机运行的更加平稳,通过减少相应的启动次数,不仅可以能够延长压缩机的使用周期,还可以能够起到环保节能的作用。

2.3提供控制精度,可以能够使元件的可靠性更好。压力变送器相比于压力开关的检测精度要高出数倍,所以其控制精度就会得到有效的提高,而压力变送器的一些敏感元件都是非机械结构,所以就不需要后期的维护工作,从而也可以从一定程度上降低损坏率。

3压力变送器校准分析

压力变送器测量压力信号,具有可远距离传输信号,智能化程度高、精度高、调节方便等特点,这些都是压力表无法比拟的。准确地对压力变送器进行校准是保证现场压力测量信号准确可靠的重要手段。以校准0.5级压力变送器为代表,标准器选择0.05级活塞式压力计,直流电流表(0.01级、0.02级、0.05级)进行分析。

4压力变送器校准中出现的常见问题及解决办法

4.1输出信号为零

当压力变送器出现压力为零的现象时,可以从以下几个方面进行处理:首先检查管道内是否存在压力,仪表是否正常供电,之后检查是否存在电源极性接反的现象,最后检查电子线路板、感压膜头、变送器电源电压等。

4.2压力变量读数不稳定

该问题可通过隔离外界干扰源、检查导压管是否泄漏、管道是否存在杂物、检查隔离膜片时候出现服饰或变形、检查感压膜头等方法来排查。

4.3导管堵塞

变送器的仪表连接管被淤积的现象,这种现象常出现在变送器的生产环节,检验时变送器的显示值变化很慢,有时还会出现没有变化的问题。对这个问题的研究和分析,我们认为,在生产时往往检测的介质中含有固体悬浮颗粒或某些粉末粉尘,如果时间过长,这些固体粉末就会固体化,会导致变送器计脉冲管的淤积,使变送器不能正常的进行测量、校准工作。如果在实际应用中出现相同的问题,我们的解决办法只能是将压力导管依次卸下,然后进行清除工作。

4.4环境温度的影响

环境温度对测量精度的影响压力变送器的指标精度是在环境温度、静压、电源电压相对稳定时所能达到的精度,而在实际生产过程中,环境温度、静压、电源电压等参数都可能变化。在这样的条件下,精度指标还会降低,尤其以环境温度变化的影响为甚。

5压力变送器测量示值不确定因素

测量压力变送器的示值误差不确定度,要综合考虑多方面的因素,每一个因素都有可能影响测量的结果。但是,理论和实际总是有一定的差距,我们工业测量的手段、方法、技术都会因为科学和人工缺陷原因存在一定的局限性。在我们进行压力变送器的示值误差不确定度评定的时候,选择总是有所取舍。比如,通常意义上的实验室通用的两种方式。第一种主要表现为重复测量,多次试验,利用数学的统计思想进行分析。第二种主要表现为利用专业人员的操作经验和信息表现,用数学上的概率论来分析。对于第一种来说,比较通用的有4种方式。贝尔塞法,即为利用贝尔塞公式计算测量的数据组。极差法,利用极差系数,选出测量数值范围内数值最大和数值最小的数据,二者之差除以极差系数。最大残差法,测量数据拥有的平均值和每个单独进行测量数值之间存在一个差值的最大数值的绝对值,绝对值和残差系数相除可以得到最大残差值。最大误差法,在测量之间表现出的最大误差的绝对值和误差系数相除可以得到。第二种测量方法相对简单,主要是利用专业人员的实际操作经验跟数据所表现出的信息对测量数值表现出的变化加以分析和评定,注意利用组合和分类的方法。

测量不确定度需要考虑的因素主要包括,测量不确定度的行业标准,测量的环境因素,主要包括(温度、湿度、压力、以及其他的干扰因素例如嘈杂环境下的电磁干扰),被测量对象的测量范围和其本身的因素,例如其基本误差,测试方法及其他准备因素,例如对于仪器性能的准备测试、输出电信号的准备测试、选好要测试的点和时间。一般来说,需要考虑的不确定因子有,被测对象的基本误差范围、需要进行测量的范围、输出电流的范围条件、仪器的准确度范围、多次重复测量的数据等等。重复测量一般利用上文所述的贝塞尔公式计算法。另外仪器例如电压表和电磁感应片、电阻引起的数值的变化利用经验和专业方法可以得到。当然测量环境和条件也会影响,如电线接入、电源来源等等,这些是小的变量可以忽略不计。主要是关注其他上文所述的引起数值测量误差不确定度的因,做到认真观察,小心求证。

6压力变送器工作时的注意事项

6.1变送器上切勿使用高于36V的电压,容易导致损坏。

6.2变送器切勿用硬物碰触膜片,会损坏隔膜片。

6.3被测介质不能结冰,否则传感器元件隔离膜片容易损伤,导致变送器破坏。

6.4在测量蒸汽或其他高温介质时,其温度不应超过变送器使用时的极限温度,否则必须使用散热装置。

6.5在测量蒸汽或其他高温介质时,为使变送器和管道连在一起,应使用散热管,并使用管道上的压力传至变压器。当被测介质为水蒸气时,散热管中要注入适量的水,以防过热蒸汽直接与变送器接触,致使损坏传感器。

6.6在压力传输过程中,应注意几点:变送器与散热管连接处不可漏气;在打开阀门时要小心,以免被测介质直接冲击、损坏传感器膜片;必须保持管路畅通,避免管道中的沉积物弹出并损坏传感器膜片。

结束语:

随着对压力变送器的工作原理和注意事项的进一步深入研究,它在工业生产的运用势必越来越广泛。虽然他在在各行业中得到广泛应用,并获得必定的经济效益,但其技能水平与国外同类产物比较还有必定的距离,我国压力变送器职业仍存在一些缺点,阻止了压力变送器职业的展开,加大压力变送器的校准和测量示值不确定因素的分析,自然就可以解决这种不良状况的存在。

参考文献:

[1]压力变送器校准结果的不确定度评定[J].王传博.机械工业标准化与质量.2016(04)

[2]压力变送器示值误差测量结果不确定度评定[J].鹿剑.中国检验检测.2017(04)

[3]压力变送器检定及使用中的问题和解决方法[J].王钰涵.化工管理.2017(28)

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