本文主旨:為了研究不同環(huán)境對微差壓智能變送器零點(diǎn)輸出的影響，通過模擬現(xiàn)場實(shí)際測出不同品牌微差壓智能變送器受不同環(huán)境影響所產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論制定解決方案，進(jìn)而為更好地應(yīng)用微差壓智能變送器測量流量提供參考依據(jù)。

0引言

    酒鋼集團(tuán)在動(dòng)力能源介質(zhì)計(jì)量儀表的選型上，為了避免各類動(dòng)力能源介質(zhì)管網(wǎng)壓力損失，滿足各廠礦動(dòng)力能源介質(zhì)管網(wǎng)壓力的需求，大量選用了壓損低、能耗少、精度穩(wěn)定的均速管流量計(jì)，使動(dòng)力能源介質(zhì)管網(wǎng)壓力損失降到了#低。由于均速管流量計(jì)產(chǎn)生的差壓一般在1kPa以下，為了能夠準(zhǔn)確檢測出流體流量，通常選用智能微差壓變送器與其配合使用，組成智能差壓式流量測量儀表［1－3］。差壓式流量計(jì)的流量和差壓成開方關(guān)系，流量越小則放大倍數(shù)越大，造成的測量誤差也越大［4］。由于微差壓變送器的壓差比較小，更容易受到現(xiàn)場環(huán)境因素如溫度、震動(dòng)等的影響［5－6］，出現(xiàn)零點(diǎn)漂移產(chǎn)生較大的虛假流量，造成計(jì)量失準(zhǔn)及生產(chǎn)事故。目前在處理和解決此類故障時(shí)，主要采取的措施是定期進(jìn)行差壓變送器零點(diǎn)調(diào)整，或根據(jù)氣溫變化情況及時(shí)進(jìn)行差壓變送器零點(diǎn)校對，不僅增加了儀表維護(hù)人員的工作量和工作難度，而且也不能從根本上解決問題。該文通過對常用的幾種智能微差壓變送器環(huán)境溫度、震動(dòng)、電源電壓、安裝方式進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，掌握環(huán)境因素對微差壓變送器零點(diǎn)漂移的影響，并根據(jù)影響程度尋找出科學(xué)的解決辦法，#終通過對安裝方式及檢測系統(tǒng)優(yōu)化改造等技術(shù)手段，解決變送器零點(diǎn)漂移問題，減少環(huán)境因素造成計(jì)量失準(zhǔn)事故的數(shù)量［7］，為今后能夠合理選擇、使用、安裝微差壓變送器提供可靠參數(shù)和依據(jù)，以降低微差壓變送器零點(diǎn)漂移問題的發(fā)生。

1存在的問題

    近年來，由于環(huán)境溫度變化而造成的微差壓變送器零點(diǎn)漂移問題比較多，甚至造成計(jì)量數(shù)據(jù)失準(zhǔn)或生產(chǎn)事故。以碳鋼冷軋煤氣混合加壓站熱值控制故障為例，此系統(tǒng)主要以高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣混合配比實(shí)現(xiàn)熱值自動(dòng)控制，為了提高測控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，高爐煤氣設(shè)計(jì)有大、小管切換功能，由于氣溫回升，班組安排停運(yùn)大管高煤流量儀表保溫，使得差壓變送器的環(huán)境溫度由白天的30℃降至夜間的4℃，導(dǎo)致大管高爐煤氣流量差壓變送器產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，漂移量超過流量儀表小信號切除點(diǎn)，造成高爐煤氣流量疊加突然增加2800～3000m3/h(而實(shí)際大管高爐煤氣切斷閥處于關(guān)閉狀態(tài)并沒有流量)，該虛假信號通過比值調(diào)節(jié)，造成焦?fàn)t煤氣流量也相應(yīng)增加，使得去往罩式爐的主管混合煤氣熱值從7600kJ/m3左右增加到9500kJ/m3左右，超過了罩式爐允許的熱值范圍，造成罩式爐熄火，這是典型的溫度變化造成的變送器零點(diǎn)漂移生產(chǎn)事故。

    酒鋼7#高爐凈煤發(fā)生量選用威力巴流量計(jì)，設(shè)計(jì)流量為505000m3/h，差壓為595Pa，由于差壓比較小，為了使變送器能檢測到較小的差壓，采用縮短導(dǎo)壓管路，將變送器直接安裝在減壓閥后凈煤管道上，存在的弊端就是無法避免現(xiàn)場震動(dòng)對變送器的影響。在生產(chǎn)過程中7#高爐產(chǎn)生的煤氣量在36萬m3/h左右，一路通過TＲT余壓發(fā)電站后進(jìn)入高煤總管，流量在30萬m3/h左右，與TＲT并聯(lián)的另一路煤氣經(jīng)減壓閥組后進(jìn)入高煤總管，流量在6萬m3/h左右。由于減壓閥組現(xiàn)場管道震動(dòng)較大，經(jīng)常造成差壓變送器發(fā)生零點(diǎn)漂移，漂移量在4．03mA左右，相當(dāng)于1Pa左右的壓差。以此漂移量為例，在TＲT停機(jī)時(shí)，36萬m3/h左右的高爐煤氣量全部經(jīng)減壓閥組后進(jìn)入高煤總管，此時(shí)減壓閥后威力巴流量計(jì)的差壓為302Pa左右，微差壓變送器工作在滿量程的2/3左右，誤差很小，假如此時(shí)微差壓變送器出現(xiàn)的漂移仍為4．03mA(1Pa)左右，對應(yīng)的流量為360374m3/h，多計(jì)了374m3/h，產(chǎn)生的誤差也在可控范圍，不會(huì)造成太大的計(jì)量偏差;而當(dāng)TＲT發(fā)電時(shí)減壓閥組只流過6萬m3/h左右的煤氣，此時(shí)差壓為8．4Pa，微差壓變送器工作在滿量程的1/10左右，基本處于小信號切除點(diǎn)附近，假如此時(shí)的漂移仍為4．03mA(1Pa)左右，則對應(yīng)的流量為63474m3/h，實(shí)際多計(jì)了3474m3/h，通過這個(gè)煤氣發(fā)生量的運(yùn)行實(shí)例可以看出，現(xiàn)場震動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的計(jì)量誤差。

    隨著現(xiàn)代化企業(yè)制造技術(shù)的不斷更新，一些新型智能化微差壓變送器也應(yīng)用到各化工和冶金行業(yè)，雖然新型智能微差壓變送器優(yōu)點(diǎn)很多，各生產(chǎn)廠家也采取了零點(diǎn)漂移的控制措施，比如挑選質(zhì)量性能穩(wěn)定的電子元器件并進(jìn)行老化處理，采取先金的電路補(bǔ)償和調(diào)制手段，選用性能穩(wěn)定的供電電源，但仍然無法從根本上徹底解決零點(diǎn)漂移問題，零點(diǎn)漂移問題成了國內(nèi)外生產(chǎn)廠家難以解決的問題，是值得研究和分析的。

    微差壓變送器產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因很多，如電源電壓不穩(wěn)、元器件性能劣化、環(huán)境溫度變化、震動(dòng)、安裝方式等，其中#主要的因素是溫度的變化。由于變送器測量膜盒內(nèi)的液體介質(zhì)會(huì)隨環(huán)境溫度變化而發(fā)生熱脹冷縮，從而導(dǎo)致變送器輸出產(chǎn)生漂移，變送器內(nèi)各電子元器件也會(huì)受溫度影響而產(chǎn)生變化［8］，#終導(dǎo)致變送器輸出變化。在以上因素中#難控制的也是溫度變化產(chǎn)生的影響，特別是地處西北地區(qū)，平均晝夜溫差在10℃以上，這些因素都是很難控制的，要想讓變送器長期穩(wěn)定地工作，就必須定期和不定期進(jìn)行零點(diǎn)檢查調(diào)整，此項(xiàng)工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且不能從根本上解決零點(diǎn)漂移問題，因此只有通過對微差壓變送器零點(diǎn)漂移進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，才能掌握各類變送器在實(shí)際應(yīng)用中的漂移參數(shù)，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選擇可靠性好、穩(wěn)定性高的差壓變送器，以保證測量過程中微差壓變送器零點(diǎn)漂移量達(dá)到#小。

    變送器的零點(diǎn)漂移問題，已經(jīng)影響到生產(chǎn)工藝過程及計(jì)量數(shù)據(jù)結(jié)算。而且每年都有大部分微差壓變送器由于零點(diǎn)漂移嚴(yán)重被更換下線，這不僅造成了備件費(fèi)用的增加，也使工人的勞動(dòng)強(qiáng)度加大，更關(guān)鍵的是影響到公司的正常生產(chǎn)和數(shù)據(jù)結(jié)算。在流量測量的過程中，雖然無法徹底避免變送器的零點(diǎn)漂移，但可以通過模擬現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)研究，找出影響變送器零點(diǎn)漂移的主要因素，制定有效的技術(shù)改進(jìn)措施，可以有效降低變送器零點(diǎn)漂移對生產(chǎn)和計(jì)量工作的影響，進(jìn)而為提高變送器測量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性提供參考依據(jù)，有助于后續(xù)工作的展開［9］。

2問題分析研究

2．1研究內(nèi)容

    根據(jù)目前應(yīng)用比較廣泛的E+H、EJA、霍尼韋爾微差壓智能變送器，研究各品牌微差壓智能變送器在不同環(huán)境條件下零點(diǎn)漂移數(shù)據(jù)。

    模擬現(xiàn)場實(shí)際，研究微差壓智能變送器受環(huán)境溫度、電源電壓、安裝方式及震動(dòng)等方面變化的影響程度，確定關(guān)鍵影響因素，從而制定解決技術(shù)方案及整改措施，保證變送器測量的準(zhǔn)確性。

2．2實(shí)施步驟和效果

    1)采用GDW－100C型高低溫恒溫箱，對變送器進(jìn)行連續(xù)的高低溫變化實(shí)驗(yàn)，建立溫度變化與變送器零點(diǎn)輸出電流參數(shù)對應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計(jì)表。

    shou先將變送器按校驗(yàn)圖進(jìn)行接線，通電20min后，在室溫狀態(tài)下(25．7℃)進(jìn)行零點(diǎn)及量程調(diào)校，調(diào)校完成后將變送器水平放置在高低溫恒溫箱中進(jìn)行溫度變化試驗(yàn)。

    在室溫狀態(tài)下對恒溫箱通電并進(jìn)行溫度設(shè)定，每次溫度變化2℃并保持恒定10min后，開始記錄變送器零點(diǎn)輸出電流值，溫度變化與變送器輸出電流對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

    通過表1可以看出，變送器零點(diǎn)輸出均受環(huán)境溫度影響，影響范圍各不相同，其中E+HPMD230微差壓變送器受環(huán)境溫度變化影響較小，性能相對較穩(wěn)定。

    2)通過對電源電壓調(diào)整的實(shí)驗(yàn)，建立電源電壓變化與變送器零點(diǎn)輸出電流參數(shù)對應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計(jì)表，如表2所示。

    從表2可以看出:以上3種差壓變送器在正常電壓波動(dòng)范圍內(nèi)，均能有穩(wěn)定的電流輸出。

    3)通過模擬現(xiàn)場安裝方式實(shí)驗(yàn)，建立變送器各種不同的傾斜角度與其零點(diǎn)輸出電流變化統(tǒng)計(jì)表，如表3所示。

    從表3可以看出，變送器安裝傾斜角度的變化對其零點(diǎn)輸出影響較大。

    4)通過模擬現(xiàn)場震動(dòng)實(shí)驗(yàn)，對差壓變送器的零點(diǎn)輸出變化進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

    選擇現(xiàn)場震動(dòng)比較大的7#高爐凈煤發(fā)生量，分別安裝上述3種變送器進(jìn)行流量測量，安裝后shou先金行零點(diǎn)標(biāo)定，然后投運(yùn)8h后打開平衡閥進(jìn)行零點(diǎn)輸出電流檢查，通過試驗(yàn)3臺差壓變送器的零點(diǎn)輸出電流分別為:STD924－AIH－00000－SM．MB．S2．1C:4．072mA;EJA120A－DES4A－92DA:4．065mA;PMD230－KD3F2ED3CEL3T:4．054mA。

    通過模擬現(xiàn)場震動(dòng)實(shí)驗(yàn)可以看出，變送器安裝在震動(dòng)較大的場所，其穩(wěn)定性能都不理想，產(chǎn)生的偏差都較大。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)論及解決方案

    通過對常用的3種智能微差壓變送器模擬實(shí)驗(yàn)可以看出，微差壓變送器在現(xiàn)場使用過程中均會(huì)受到環(huán)境溫度、安裝方式及震動(dòng)等的影響，均會(huì)產(chǎn)生較大的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，雖然各生產(chǎn)廠商選用的生產(chǎn)原料、采用的生產(chǎn)工藝和技術(shù)補(bǔ)償手段不同［10］，生產(chǎn)出的智能微差壓變送器的性能指標(biāo)也各不相同，因而產(chǎn)生的漂移量也各有差異。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，生產(chǎn)于90年代的E+H公司原裝PDM230智能差壓變送器性能相對比較穩(wěn)定，但仍然存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，說明目前還無法從根本上解決變送器零點(diǎn)漂移問題。但為了降低微差壓變送器的漂移量，提高微差壓變送器測量流量的穩(wěn)定性，使流量測量誤差控制在可控范圍內(nèi)，避免流量儀表出現(xiàn)計(jì)量異議和生產(chǎn)故障，在今后的維護(hù)和設(shè)備安裝過程中，通過合理的儀表選型及規(guī)范的施工安裝等一些具體的技術(shù)控制措施［11］，也可以很好地解決微差壓變送器零點(diǎn)漂移問題。

    shou先，變送器的正確選型是保證儀表正常工作和安全生產(chǎn)的前提［12］。在今后儀表選型過程中應(yīng)盡量避免選擇微差壓變送器測量介質(zhì)流量，以保證儀表的測量精度。如果必須選擇微差壓變送器，應(yīng)盡量避免把差壓量程選在變送器量程的下限附近，工作量程#好選用在變送器量程上限的1/3～1/2范圍內(nèi)，才能#好地保證整機(jī)精度達(dá)到使用要求。

    其次是現(xiàn)場施工安裝變送器時(shí)要盡量避開環(huán)境溫度變化劇烈的地方或高溫區(qū)域［13－15］。同時(shí)應(yīng)避免將變送器安裝在就地震動(dòng)場所和在線傾斜安裝，防止由于振動(dòng)對變送器產(chǎn)生干擾，應(yīng)按照儀表工施工規(guī)范，采用引壓管路將變送器安裝在無明顯震動(dòng)、溫度變化相對穩(wěn)定的區(qū)域，#好引到儀表專用變送器小房內(nèi)，并按照技術(shù)要求對導(dǎo)壓管(毛細(xì)管)進(jìn)行固定［16］，并設(shè)置保溫設(shè)施，使變送器的環(huán)境溫度在可控范圍。

    同時(shí)在日常維護(hù)中，應(yīng)定期檢查微差壓變送器零點(diǎn)輸出值，并根據(jù)輸出值變化情況來分析變送器是否受周圍環(huán)境影響或是自身性能問題，以制定出相應(yīng)的解決對策及維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，才能保證微差壓變送器的穩(wěn)定運(yùn)行。

4結(jié)語

    微差壓變送器零點(diǎn)漂移是差壓式流量檢測過程中的常見問題，也是影響計(jì)量失準(zhǔn)及生產(chǎn)事故的主要原因，為了避免和減少計(jì)量糾紛和生產(chǎn)故障，在實(shí)際應(yīng)用中必須重視微差壓變送器零點(diǎn)漂移的問題。雖然微差壓變送器在現(xiàn)場使用過程中均不可避免地會(huì)受到環(huán)境溫度、震動(dòng)及安裝方式的影響而出現(xiàn)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，但通過合理的儀表選型及規(guī)范的施工安裝和維護(hù)技術(shù)措施，可以減少測量誤差對儀表的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)微差壓變送器準(zhǔn)確可靠地運(yùn)行，為企業(yè)提供更多的便利［17］。