差壓變送器零點(diǎn)遷移

本文以差壓變送器零點(diǎn)遷移技術(shù)為研究對(duì)象，針對(duì)差壓變送器零點(diǎn)遷移問(wèn)題進(jìn)行了探索，希望本專(zhuān)業(yè)知識(shí)能對(duì)大家使用中的差壓變送器的功能發(fā)揮奠定更加堅(jiān)實(shí)的保障。

對(duì)于差壓變送器應(yīng)用來(lái)說(shuō)，如果在測(cè)量條件滿足的情況下，一般是不需要進(jìn)行遷移技術(shù)處理的。然而在實(shí)際過(guò)程中，差壓變送器使用過(guò)程中往往會(huì)融入維護(hù)、安裝等環(huán)節(jié)考慮，為了便于操作，就會(huì)導(dǎo)致取壓點(diǎn)與測(cè)量?jī)x表之間存在水平面差異，或者是當(dāng)被測(cè)介質(zhì)存在某些限制因素時(shí)，比如具有強(qiáng)腐蝕性、粘稠度過(guò)大等，這時(shí)就會(huì)對(duì)整個(gè)測(cè)壓過(guò)程造成一定的阻礙，甚至?xí)绊懙絻x表測(cè)量精確度的問(wèn)題。由此，為了盡可能實(shí)現(xiàn)差壓變送器的準(zhǔn)確測(cè)量，通常會(huì)進(jìn)行差壓變送器零點(diǎn)遷移技術(shù)處理，本文將對(duì)差壓變送器零點(diǎn)遷移問(wèn)題進(jìn)行具體的分析和研究。

1、差壓變送器的零點(diǎn)遷移

1.1 零點(diǎn)遷移概念

所謂零點(diǎn)遷移，就是在測(cè)量時(shí)，為了確保變送器基本量的有效性，基本量主要包括量程、測(cè)量精度等，進(jìn)而以測(cè)量起點(diǎn)為核心，實(shí)施一種數(shù)值改變保障措施。零點(diǎn)調(diào)整與零點(diǎn)遷移有極大的相似之處，意義就是促使變送器測(cè)量信號(hào)與輸入信號(hào)二者的下限制相吻合，零點(diǎn)調(diào)整與零點(diǎn)遷移的區(qū)分取決于Xmin是否為0，當(dāng)Xmin為0時(shí)，則是零點(diǎn)調(diào)整，反之則是零點(diǎn)遷移。遷移一般分為兩類(lèi)，一是正遷移，此時(shí)的遷移起始點(diǎn)選擇為末端，且數(shù)值為0，如果末端測(cè)量值逐漸呈現(xiàn)正值時(shí)，那么就可看作是正遷移，否則那就是第二種遷移形式，稱(chēng)之為負(fù)遷移。

圖1 差壓變送器零點(diǎn)遷移輸入-輸出特性

1.2 變送器零點(diǎn)遷移特性

如圖1所示表示的是變送器在零點(diǎn)遷移整個(gè)過(guò)程中的輸入輸出特性描述，通過(guò)圖1中所示情況可以得知，變送器在進(jìn)行零點(diǎn)遷移后，變送器斜率并沒(méi)有發(fā)生變化，只是變送器的輸入-輸出特性稍稍在距離上進(jìn)行了平移，總體來(lái)講變化效果不明顯，也就是說(shuō)變送器的量程仍然處于不變狀態(tài)。那么假設(shè)在采用零點(diǎn)遷移的基礎(chǔ)上，進(jìn)行量程壓縮操作，那么變送器的敏感程度以及測(cè)量精度自然也就得到了鞏固。

1.3 變送器遷移量的確定

遷移量的確認(rèn)是變送器零點(diǎn)遷移技術(shù)處理的首要前提，特別是在變送器使用范圍不同的條件下，遷移量自然也就出現(xiàn)了大小的區(qū)別。通過(guò)了解，現(xiàn)階段變送器遷移量的確認(rèn)基本已經(jīng)在眾多生產(chǎn)廠家中形成了標(biāo)準(zhǔn)，那就是將變送器最大量程的百分比視作變送器的遷移量。

拿零點(diǎn)正負(fù)遷移為最大量程的正負(fù)100%變送器來(lái)說(shuō)，假設(shè)0kPa-179.4kPa和0kPa-29.3kPa為變送器的兩個(gè)基本使用范圍，那么如果將0kPa-179.4kPa范圍內(nèi)的任意壓力值注入到變送器高低壓入口時(shí)，都可以得到5mA的變送器遷移量。但是179.4kPa的壓力對(duì)于變送器高壓注入口來(lái)說(shuō)已經(jīng)達(dá)到了極限，如果說(shuō)把遷移量從零在調(diào)節(jié)成5mA，此時(shí)高壓已經(jīng)變?yōu)榱顺瑝?，而且?duì)于變送器的零點(diǎn)遷移技術(shù)處理而言已經(jīng)達(dá)到了極限。

由此可見(jiàn)，差壓變送器正遷移時(shí)測(cè)量范圍的大小取決于使用量程與零點(diǎn)遷移量的總和。如果是換做負(fù)遷移的話，由于變送器引入口注入的是負(fù)壓，因此注入壓力只要維持在0kPa-179.4kPa范圍內(nèi)，測(cè)量限制就永遠(yuǎn)會(huì)在差壓與零點(diǎn)遷移量總和之外，也就是說(shuō)差壓變送器負(fù)遷移不存在零點(diǎn)遷移極限。

2、零點(diǎn)遷移分類(lèi)

本質(zhì)上講。零點(diǎn)遷移共包括3種形式，分別是無(wú)遷移、正遷移和負(fù)遷移，由于無(wú)遷移較為少見(jiàn)，所以本文只對(duì)差壓變送器正負(fù)遷移進(jìn)行了介紹。

2.1 正遷移

變送器安裝位置與測(cè)量液位水平高度不同是實(shí)際測(cè)量中的普遍現(xiàn)象，如圖2所示為一種遷移形式。

圖2 變送器正遷移原理圖

根據(jù)觀察，該容器為敞口容器，h為變送器安裝位置與測(cè)量液位的水平高度差，進(jìn)而可以得到與壓力差ΔP相關(guān)函數(shù)關(guān)系式ΔP=ρgH+ρgh。假設(shè)要想差壓變送器輸出壓力大于4mA，那么除了保證一部分靜壓力存留在差壓變送器正壓室中以外，還要假想差壓變送器安裝位置與測(cè)量液位保持在同一水平面上，也就是H為0；那么當(dāng)H取為最大值時(shí)，就又能得到ΔP=ρgH+ρgh的等式，此時(shí)變送器的輸出壓力已經(jīng)超出了極限值20mA，由此說(shuō)明，由ρgh產(chǎn)生的靜壓力屬于多余部分，必須進(jìn)行消除，進(jìn)而得到了遷移的一種類(lèi)型，被稱(chēng)為正遷移。

2.2 負(fù)遷移

如圖3所示為負(fù)遷移的原理圖，如果差壓變送器的取壓室在運(yùn)用過(guò)程中，密閉容器內(nèi)的液體或者是氣體注入到取壓室中，那么測(cè)量管線就將會(huì)遭受很大程度的損害，甚至?xí)馐車(chē)?yán)重的腐蝕，為了密閉容器內(nèi)的液體或者氣體流竄。因此，將隔離罐分別安裝到了差壓變送器的正負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間，并且注入了密度為ρ1的隔離液。

圖3 變送器負(fù)遷移原理圖

如果分別假設(shè)H為0和最大值時(shí)，那么就可以得到壓力差ΔP兩種不同的數(shù)值情況，這也恰恰說(shuō)明了當(dāng)H為0時(shí)，4mA為差壓變送器的極限值，而但H為最大值時(shí)，隔離液實(shí)際密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)想值。因此，也為處于最高位置時(shí)，由于負(fù)壓室壓力要比正壓室壓力大，致使實(shí)際液面儀表輸出壓力值與理論推算不符，這樣就嚴(yán)重影響到了液位與變送器輸出壓力間的平衡。經(jīng)過(guò)分析，要想維持實(shí)際液面與儀表之間的關(guān)系，將來(lái)自負(fù)壓室引壓管線的靜壓力去除使最根本措施，這期間就需要用到差壓變送器負(fù)遷移技術(shù)處理，其中遷移量可以看作是ρ1gh。

3、差壓變送器零點(diǎn)遷移故障探討

3.1 正遷移故障

在對(duì)處于正遷移狀態(tài)差壓變送器使用過(guò)程中的測(cè)量準(zhǔn)確度進(jìn)行判斷時(shí)，將會(huì)遇到以下兩種問(wèn)題：一是儀表輸出錯(cuò)誤，如果安裝正常的操作順序，應(yīng)該先對(duì)差壓變送器三閥組的正負(fù)壓測(cè)量時(shí)進(jìn)行關(guān)閉，然后進(jìn)行平衡閥打開(kāi)和放空儀表堵頭操作，4mA極限值應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于儀表輸出值，倘若儀表輸出值大于極限值，那么則說(shuō)明運(yùn)行裝置存在堵塞現(xiàn)象，最有可能發(fā)生故障的位置有三閥組和正壓室引線；二是遷移量或者是零位顯示不正常，如果將正壓室取壓點(diǎn)和放空開(kāi)關(guān)依次進(jìn)行關(guān)閉、打開(kāi)操作后，儀表輸出正常的情況下應(yīng)該顯示4mA，那么在遷移量或者是零位都較小時(shí)，儀表輸出值將會(huì)明顯低于4mA，反之，倘若儀表輸出值大于4mA，此時(shí)零位或者是遷移量也會(huì)隨之升高，此外，隔離液外漏或者是未裝滿會(huì)導(dǎo)致正負(fù)壓室有隔離液滲入現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 負(fù)偏移故障

在對(duì)處于正遷移狀態(tài)差壓變送器使用過(guò)程中的測(cè)量準(zhǔn)確度進(jìn)行判斷時(shí)，一般會(huì)進(jìn)行兩部分操作：先是應(yīng)該先對(duì)差壓變送器三閥組的正負(fù)壓測(cè)量時(shí)進(jìn)行關(guān)閉，然后進(jìn)行平衡閥打開(kāi)和放空儀表堵頭操作，此時(shí)20mA應(yīng)該為儀表輸出值；之后將正壓室取壓點(diǎn)和放空開(kāi)關(guān)依次進(jìn)行關(guān)閉、打開(kāi)操作后，4mA應(yīng)該是儀表輸出值，兩次操作過(guò)后，儀表輸出值均與實(shí)際不符的話，那么問(wèn)題可能出現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①隔離液滲漏；②正負(fù)壓室引線不流通；③零位沒(méi)找準(zhǔn)；④遷移量發(fā)生改變。

液位的準(zhǔn)確控制是生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運(yùn)行的前提保證，只有掌握了差壓變送器測(cè)液面遷移的原理，才能在實(shí)際應(yīng)用中靈活運(yùn)用，及時(shí)準(zhǔn)確的處理現(xiàn)場(chǎng)儀表出現(xiàn)的故障，以及對(duì)控制方案進(jìn)行改進(jìn)。

例：

測(cè)量示意圖：

條件：

P為差壓表受壓

P+為差壓表正壓室受壓

P-為差壓表負(fù)壓室受壓

h為被測(cè)液體高度

h1為被測(cè)液體全高

h2為測(cè)量表至被測(cè)液體低位高度

ρ為被測(cè)液體密度

ρ1為雙法蘭表硅油密度

1、當(dāng)引壓管內(nèi)為被測(cè)液體時(shí)

P= P+－P-=（hρg＋h2ρg）－（h1ρg＋h2ρg）

=（h－h(huán)1）ρg

差壓表量程：

當(dāng)h=0時(shí)P=－h(huán)1ρg

當(dāng)h= h1時(shí)P=0

舉例：如上圖所示，被測(cè)液體全高h(yuǎn)1為12米，被測(cè)液體密度ρ為0.86×103kg/m3,g為10m/s2,引壓管內(nèi)充滿被測(cè)液體，試計(jì)算測(cè)量差壓表的測(cè)量量程。

根據(jù)P=（h－h(huán)1）ρg

當(dāng)h=0時(shí)為差壓表測(cè)量量程下限

P下限=－h(huán)1ρg =-12m×0.86×103kg/m3×10N/kg =103200N/m2=103200pa=-103kp

當(dāng)h= h1時(shí)為差壓表測(cè)量量程上線

P上限=（h－h(huán)1）ρg =0×0.86×103kg/m3×10N/kg =0kp

此表的量程為-103kp到0kp

2、當(dāng)差壓表為雙法蘭引壓管內(nèi)為硅油時(shí)

P= P+－P-=（hρg＋h2ρ1g）－（h1ρ1g＋h2ρ1g） =hρg－h(huán)1ρ1g

差壓表量程：

當(dāng)h=0時(shí)P=－h(huán)1ρ1g

當(dāng)h= h1時(shí)P=（ρ－ρ1）h1g

舉例：如上圖所示，被測(cè)液體全高h(yuǎn)1為12米，被測(cè)液體密度ρ為0.86×103kg/m3,g為10m/s2,引壓管內(nèi)充滿被測(cè)液體，試計(jì)算測(cè)量差壓表的測(cè)量量程。

根據(jù)P= hρg－h(huán)1ρ1g

當(dāng)h=0時(shí)為差壓表測(cè)量量程下限

P下限=－h(huán)1ρ1g =-12m×0.94×103kg/m3×10N/kg =112800N/m2=112800pa=-112.8kp

當(dāng)h= h1時(shí)為差壓表測(cè)量量程上限

P=（ρ－ρ1）

P上限= （ρρ1）h1g=12×（0.86×103kg/m3-0.94×103kg/m3）×10N/kg

=-9600N/m2=-9600pa=-9.6kp

此表的量程為-112.8kp到-9.6kp