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靜壓跟随式差壓變送器檢測裝置的概述

發布時間:2019-07-11 16:09 來源:羅斯福
  針對靜壓對差壓變送器測量精度産生重大影響的問題,開發了一種新型靜壓從動件差壓變送器在線檢測裝置。該裝置基于差壓傳感器直接測量壓差的原理。在靜壓跟蹤條件下,使用高精度差壓傳感器作為檢測差壓變送器的标準。本研究采用最小二乘法曲線拟合校正方法,降低了壓差式标準的靜壓影響誤差,提高了标準的精度。
  
  0、簡介
  
  差壓變送器實際測量靜壓下液體,氣體和蒸汽的壓差,并将差壓變量轉換為可傳輸的标準化輸出。信号,主要用于工業過程中壓差參數的測量和控制。然而,差壓變送器的檢測通常在低壓端對大氣開放的條件下進行。靜态過程壓力不施加到變送器的高壓端口和低壓端口,即,檢測到非靜态狀态,并且執行實際使用。地位不一緻。據報道,近年來,英國,挪威和法國對來自14家主要制造商的16個差壓變送器樣品的靜壓性能進行了評估,得到了以下結果。 11儀器未能滿足制造工廠對靜壓影響的規定,靜壓的影響遠大于儀器的精度要求。在指定靜壓值的情況下,兩個儀器的範圍變化是允許誤差的4倍。可見,靜壓對差壓變送器的技術特性影響很大。對于靜壓性能較差的差壓變送器,靜壓下的壓差檢測結果會産生較大的誤差。如果在檢測差壓變送器時未施加規定的靜态過程壓力,則檢測的可靠性是可靠的。學位将大大降低。中國《壓力變送器國家計量檢定規程》對差壓變送器的靜态過程壓力和靜壓有特殊規定[1]。
  
  因此,靜壓會引起差壓變送器差壓測量的靜壓影響誤差[2],并研究了一套靜壓從動件差壓變送器在線檢測裝置。在靜壓下測量壓差。
  
  1、整體設計
  
  靜壓從動件差壓變送器在線檢測裝置是基于差壓傳感器直接測量壓差的原理,采用高精度差壓傳感器作為标準差壓變送器在高靜壓條件下進行測試。由于高精度差壓傳感器本身具有在高靜壓下測量壓差的性能,因此通過選擇合适的高精度差壓傳感器直接測量壓差是可行的。傳感器類型檢測裝置不同于傳統的活塞式檢測裝置,更适合于現場使用。此外,該項目開發的設備用于在線檢測。根據現場差壓變送器的技術指标确定設備的精度等級。用于在線檢測的差壓變送器大多為0. 5級及以下精度水平,因此項目選擇0. 05級高精度差壓傳感器用作在線測量裝置的測量标準。
  
  2、設備的結構和工作原理
  
  靜壓跟随式差壓變送器的在線檢測裝置主要由高精度的差壓傳感器、壓力傳感器、靜壓自動控制系統、高靜壓差壓調控系統、平衡閥和信号處理電路及顯示單元等幾大部分組成,其結構原理框圖如圖 1所示。

 

結構原理框圖

 
  在線檢測裝置直接測量基于差壓傳感器的壓差,但靜态工作壓力應保持在工作壓力狀态,即靜壓下的壓差測量。
  
  高精度差壓傳感器的高壓側和低壓側分别通過高壓腔和低壓腔連接到差壓變送器的高壓側和低壓側,高壓腔和低壓腔通過平衡閥連接。通過。靜壓自動控制系統産生規定的靜壓p 0并将其送至低壓室。在壓力平衡穩定後,高精度壓力傳感器收集低壓室壓力值p L.由于平衡閥打開,高壓腔壓力p H等于低壓腔壓力p L并且是靜壓值,即pH=p L=p 0,此時壓差為零。
  
  關閉平衡閥,采用壓力動态密封方式,靜壓自動控制系統自動控制低壓腔。在電壓調節之後,壓力将始終保持靜壓值p 0。同時,手動調節高靜壓差壓控制系統,采用靜壓差壓控制技術增加高壓腔的壓力值,分别送到高壓側。差壓變送器和高精度差壓傳感器,以及低壓。在側面形成壓力差,使得高精度差壓傳感器直接收集差壓值p,并由信号處理單元處理,最後以形式在顯示裝置上顯示差壓值p數字顯示,其中p是标準差壓。轉換為理論輸出電流值的值以及被測量的差壓變送器的實際輸出值之間的差值是差壓變送器的測量誤差。
  
  繼續調節高靜壓差壓控制系統,以獲得恒定靜壓下的壓差值,該壓力由高精度差壓傳感器測量并顯示在設備的顯示單元上。上述過程實現了靜壓後差壓變送器的差壓測量。
  
  3在設備中選擇标準設備
  
  3.1标準值可追溯性的測量模型
  
  高精度差壓傳感器是該設備的标準配置。如何選擇高精度差壓傳感器是項目研究的關鍵。本項目采用高靜壓氣體差壓活塞壓力表作為傳質用高精度差壓傳感器的上位測量标準。
  
  用于幅度可追溯性的高精度差壓傳感器的測量模型是:
  
  從測量模型可以看出,差壓測量的不确定性主要是由于重量質量Δm和活塞的有效面積。引入了s和重力加速度g的不确定性分量。如果每個不确定性分量的值小,則差壓測量的不确定性值也很小。經過對比分析,它将為0. 05級高精度差壓傳感器的值可以追溯到0. Class 01高靜壓氣體差壓活塞壓力表符合傳質系統的要求。
  
  3. 2校正靜壓對标準設備的影響
  
  由于高精度差壓傳感器本身是差壓型的傳感器,無論從理論分析還是實際測量都可以發現靜壓對差壓示值的影響。為提高差壓傳感器的準确度,采用了多重誤差曲線的拟合,以減小差壓傳感器的輸出誤差。
  
  用 0. 01 級高靜壓氣體差壓活塞式壓力計,分别在靜壓 0,1,2,3,4 MPa 的條件下,對 0. 05 級的差壓傳感器(壓力輸出)進行了 3 個循環共 6 次測量,取6 次測量的平均值為傳感器實際輸出壓力值,測試數據如表 1 所示。
高精度差壓傳感器的測試數據
 
  測試數據表明,在相同靜壓作用下,基本上差壓越大誤差也越大,大緻呈線性。随着靜壓的增大,測量誤差随之增大。所以首先對相同靜壓下,傳感器的實際輸出差壓值進行線性拟合 [3] 。
  
  設 x 為标準差壓值,z 為傳感器實際輸出差壓值,利用最小二乘法的線性拟合,得到 0,1000,2000,3000,4000 kPa 的靜壓作用下的直線方程分别為:
  
  z =1. 000 173x -0. 001 333 (1)
  
  z =1. 000 053x -0. 001 778 (2)
  
  z =0. 999 953x -0. 005 111 (3)
  
  z =0. 999 847x -0. 018 222 (4)
  
  z =0. 999 750x -0. 021 111 (5)
  
  對式(1) ~ 式(5)分别求導,得到不同靜壓(0,1000,2000,3000,4000 kPa) 下 dz/dx 的值分别為1. 000 173,1. 000 050,0. 999 953,0. 999 847,0. 999 750。
  
  設 y 為靜壓力值,則不同靜壓與 dz/dx 的函數關系可運用最小二乘法進行線性拟合得到:

 

20190325163237.jpg
 

    根據以上分析可知,式(6)中的 C 與靜壓值 y有以下對應關系:

    y =0 時,C 1 = -0. 001 333;

    y =1000 時,C 2 = -0. 001 778;

    y =2000 時,C 3 = -0. 005 111;

    y =3000 時,C 4 = -0. 018 222;

    y =4000 時,C 5 = -0. 021 111。

    由此可見,C 函數可近似為高次方曲線,再一次利用最小二乘法進行曲線拟合可以得到修正公式:
 

20190325163251.jpg
 

    采用式(7)進行修正後,對于靜壓為 0,1,2,3,4 MPa時的最大誤差均有所減少。通過靜壓影響誤差的修正,将高精度差壓傳感器的差壓測量的準确度進行了優化,減少了靜壓帶來的影響,提高了标準器的準确度。

4 實驗

    用靜壓跟随式差壓變送器在線檢測裝置(課題裝置)測試了一台差壓變送器,在不同靜壓條件下的電流輸出,與高靜壓氣體差壓活塞式壓力計(标準裝置)測量結果進行比對,結果如圖2 ~圖6 所示。

 

20190325163303.jpg
 
  從上圖可以看出, 2測量結果具有良好的一緻性,靜壓從動件差壓變送器在線檢測裝置的檢測結果完全可靠。
  
  5、結論
  
  靜壓從動件差壓變送器在線檢測裝置是基于差壓傳感器直接測量壓差的原理,更好地實現了靜壓差壓變送器。在條件下在線檢測壓差。本文提出的關于靜壓影響的數據拟合曲線是一種思路和嘗試。在未來,可以利用大量的實驗數據來梳理靜壓對各種壓差和壓力儀表誤差的影響曲線,建立數學模型。較小的靜壓會影響誤差,并為差壓式壓力表的質量改進提供技術支持。


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關鍵詞:靜壓跟随式差壓變送器檢測裝置的概述,差壓變