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(guò)模擬現場(chǎng)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)漂移的數據，根據實(shí)測數據和實(shí)驗結論制定解決方案，進(jìn)而為更好地應用微差壓智能變送器測量流量提供參考依據。
0引言
酒鋼集團在動(dòng)力能源介質(zhì)計量?jì)x表的選型上，為了避免各類(lèi)動(dòng)力能源介質(zhì)管網(wǎng)壓力損失，滿(mǎn)足各廠(chǎng)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、精度穩定的均速管流量計，使動(dòng)力能源介質(zhì)管網(wǎng)壓力損失降到了#低。由于均速管流量計產(chǎn)生的差壓一般在1kPa以下，為了能夠準確檢測出流體流量，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?jì)x表［1－3］。差壓式流量計的流量和差壓成開(kāi)方關(guān)系，流量越小則放大倍數越大，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，更容易受到現場(chǎng)環(huán)境因素如溫度、震動(dòng)等的影響［5－6］，出現零點(diǎn)漂移產(chǎn)生較大的虛假流量，造成計量失準及生產(chǎn)事故。目前在處理和解決此類(lèi)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)調整，或根據氣溫變化情況及時(shí)進(jìn)行差壓變送器零點(diǎn)校對，不僅增加了儀表維護人員的工作量和工作難度，而且也不能從根本上解決問(wèn)題。該文通過(guò)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，掌握環(huán)境因素對微差壓變送器零點(diǎn)漂移的影響，并根據影響程度尋找出科學(xué)的解決辦法，#終通過(guò)對安裝方式及檢測系統優(yōu)化改造等技術(shù)手段，解決變送器零點(diǎn)漂移問(wèn)題，減少環(huán)境因素造成計量失準事故的數量［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和依據，以降低微差壓變送器零點(diǎn)漂移問(wèn)題的發(fā)生。
1存在的問(wèn)題
近年來(lái)，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(wèn)題比較多，甚至造成計量數據失準或生產(chǎn)事故。以碳鋼冷軋煤氣混合加壓站熱值控制故障為例，此系統主要以高爐煤氣與焦爐煤氣混合配比實(shí)現熱值自動(dòng)控制，為了提高測控系統的準確性，高爐煤氣設計有大、小管切換功能，由于氣溫回升，班組安排停運大管高煤流量?jì)x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(guò)流量?jì)x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(méi)有流量)，該虛假信號通過(guò)比值調節，造成焦爐煤氣流量也相應增加，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(guò)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，設計流量為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(wú)法避免現場(chǎng)震動(dòng)對變送器的影響。在生產(chǎn)過(guò)程中7#高爐產(chǎn)生的煤氣量在36萬(wàn)m3/h左右，一路通過(guò)TＲT余壓發(fā)電站后進(jìn)入高煤總管，流量在30萬(wàn)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(wàn)m3/h左右。由于減壓閥組現場(chǎng)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，相當于1Pa左右的壓差。以此漂移量為例，在TＲT停機時(shí)，36萬(wàn)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的差壓為302Pa左右，微差壓變送器工作在滿(mǎn)量程的2/3左右，誤差很小，假如此時(shí)微差壓變送器出現的漂移仍為4．03mA(1Pa)左右，對應的流量為360374m3/h，多計了374m3/h，產(chǎn)生的誤差也在可控范圍，不會(huì )造成太大的計量偏差;而當TＲT發(fā)電時(shí)減壓閥組只流過(guò)6萬(wàn)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(mǎn)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，則對應的流量為63474m3/h，實(shí)際多計了3474m3/h，通過(guò)這個(gè)煤氣發(fā)生量的運行實(shí)例可以看出，現場(chǎng)震動(dòng)會(huì )產(chǎn)生很大的計量誤差。
隨著(zhù)現代化企業(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(chǎng)家也采取了零點(diǎn)漂移的控制措施，比如挑選質(zhì)量性能穩定的電子元器件并進(jìn)行老化處理，采取先金的電路補償和調制手段，選用性能穩定的供電電源，但仍然無(wú)法從根本上徹底解決零點(diǎn)漂移問(wèn)題，零點(diǎn)漂移問(wèn)題成了國內外生產(chǎn)廠(chǎng)家難以解決的問(wèn)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、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，從而導致變送器輸出產(chǎn)生漂移，變送器內各電子元器件也會(huì )受溫度影響而產(chǎn)生變化［8］，#終導致變送器輸出變化。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，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(cháng)期穩定地工作，就必須定期和不定期進(jìn)行零點(diǎn)檢查調整，此項工作費時(shí)費力，而且不能從根本上解決零點(diǎn)漂移問(wèn)題，因此只有通過(guò)對微差壓變送器零點(diǎn)漂移進(jìn)行實(shí)驗研究，才能掌握各類(lèi)變送器在實(shí)際應用中的漂移參數，并根據現場(chǎng)實(shí)際情況選擇可靠性好、穩定性高的差壓變送器，以保證測量過(guò)程中微差壓變送器零點(diǎn)漂移量達到#小。
變送器的零點(diǎn)漂移問(wèn)題，已經(jīng)影響到生產(chǎn)工藝過(guò)程及計量數據結算。而且每年都有大部分微差壓變送器由于零點(diǎn)漂移嚴重被更換下線(xiàn)，這不僅造成了備件費用的增加，也使工人的勞動(dòng)強度加大，更關(guān)鍵的是影響到公司的正常生產(chǎn)和數據結算。在流量測量的過(guò)程中，雖然無(wú)法徹底避免變送器的零點(diǎn)漂移，但可以通過(guò)模擬現場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行試驗研究，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)和計量工作的影響，進(jìn)而為提高變送器測量的穩定性和準確性提供參考依據，有助于后續工作的展開(kāi)［9］。
2問(wèn)題分析研究
2．1研究?jì)热?/div>
根據目前應用比較廣泛的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)漂移數據。
模擬現場(chǎng)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)行連續的高低溫變化實(shí)驗，建立溫度變化與變送器零點(diǎn)輸出電流參數對應關(guān)系統計表。
shou先將變送器按校驗圖進(jìn)行接線(xiàn)，通電20min后，在室溫狀態(tài)下(25．7℃)進(jìn)行零點(diǎn)及量程調校，調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。
在室溫狀態(tài)下對恒溫箱通電并進(jìn)行溫度設定，每次溫度變化2℃并保持恒定10min后，開(kāi)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關(guān)系如表1所示。
通過(guò)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，性能相對較穩定。
2)通過(guò)對電源電壓調整的實(shí)驗，建立電源電壓變化與變送器零點(diǎn)輸出電流參數對應關(guān)系統計表，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，均能有穩定的電流輸出。
3)通過(guò)模擬現場(chǎng)安裝方式實(shí)驗，建立變送器各種不同的傾斜角度與其零點(diǎn)輸出電流變化統計表，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(guò)模擬現場(chǎng)震動(dòng)實(shí)驗，對差壓變送器的零點(diǎn)輸出變化進(jìn)行數據統計。
選擇現場(chǎng)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)標定，然后投運8h后打開(kāi)平衡閥進(jìn)行零點(diǎn)輸出電流檢查，通過(guò)試驗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(guò)模擬現場(chǎng)震動(dòng)實(shí)驗可以看出，變送器安裝在震動(dòng)較大的場(chǎng)所，其穩定性能都不理想，產(chǎn)生的偏差都較大。
3實(shí)驗結論及解決方案
通過(guò)對常用的3種智能微差壓變送器模擬實(shí)驗可以看出，微差壓變送器在現場(chǎng)使用過(guò)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)漂移現象，雖然各生產(chǎn)廠(chǎng)商選用的生產(chǎn)原料、采用的生產(chǎn)工藝和技術(shù)補償手段不同［10］，生產(chǎn)出的智能微差壓變送器的性能指標也各不相同，因而產(chǎn)生的漂移量也各有差異。從實(shí)驗數據可以看出，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定，但仍然存在零點(diǎn)漂移現象，說(shuō)明目前還無(wú)法從根本上解決變送器零點(diǎn)漂移問(wèn)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定性，使流量測量誤差控制在可控范圍內，避免流量?jì)x表出現計量異議和生產(chǎn)故障，在今后的維護和設備安裝過(guò)程中，通過(guò)合理的儀表選型及規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(wèn)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(guò)程中應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，才能#好地保證整機精度達到使用要求。
其次是現場(chǎng)施工安裝變送器時(shí)要盡量避開(kāi)環(huán)境溫度變化劇烈的地方或高溫區域［13－15］。同時(shí)應避免將變送器安裝在就地震動(dòng)場(chǎng)所和在線(xiàn)傾斜安裝，防止由于振動(dòng)對變送器產(chǎn)生干擾，應按照儀表工施工規范，采用引壓管路將變送器安裝在無(wú)明顯震動(dòng)、溫度變化相對穩定的區域，#好引到儀表專(zhuān)用變送器小房?jì)�，并按照技術(shù)要求對導壓管(毛細管)進(jìn)行固定［16］，并設置保溫設施，使變送器的環(huán)境溫度在可控范圍。
同時(shí)在日常維護中，應定期檢查微差壓變送器零點(diǎn)輸出值，并根據輸出值變化情況來(lái)分析變送器是否受周?chē)h(huán)境影響或是自身性能問(wèn)題，以制定出相應的解決對策及維護標準，才能保證微差壓變送器的穩定運行。
4結語(yǔ)
微差壓變送器零點(diǎn)漂移是差壓式流量檢測過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題，也是影響計量失準及生產(chǎn)事故的主要原因，為了避免和減少計量糾紛和生產(chǎn)故障，在實(shí)際應用中必須重視微差壓變送器零點(diǎn)漂移的問(wèn)題。雖然微差壓變送器在現場(chǎng)使用過(guò)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零點(diǎn)漂移現象，但通過(guò)合理的儀表選型及規范的施工安裝和維護技術(shù)措施，可以減少測量誤差對儀表的影響，能夠實(shí)現微差壓變送器準確可靠地運行，為企業(yè)提供更多的便利［17］。
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