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静压跟随式差压变送器检测装置的概述

文章来源:德国进口仪器仪表 作者:小D 浏览: 发布日期:2019-07-11 16:09
  针对静压对差压变送器测量精度产生重大影响的问题,开发了一种新型静压从动件差压变送器在线检测装置。该装置基于差压传感器直接测量压差的原理。在静压跟踪条件下,使用高精度差压传感器作为检测差压变送器的标准。本研究采用最小二乘法曲线拟合校正方法,降低了压差式标准的静压影响误差,提高了标准的精度。
  
  0、简介
  
  差压变送器实际测量静压下液体,气体和蒸汽的压差,并将差压变量转换为可传输的标准化输出。信号,主要用于工业过程中压差参数的测量和控制。然而,差压变送器的检测通常在低压端对大气开放的条件下进行。静态过程压力不施加到变送器的高压端口和低压端口,即,检测到非静态状态,并且执行实际使用。地位不一致。据报道,近年来,英国,挪威和法国对来自14家主要制造商的16个差压变送器样品的静压性能进行了评估,得到了以下结果。 11仪器未能满足制造工厂对静压影响的规定,静压的影响远大于仪器的精度要求。在指定静压值的情况下,两个仪器的范围变化是允许误差的4倍。可见,静压对差压变送器的技术特性影响很大。对于静压性能较差的差压变送器,静压下的压差检测结果会产生较大的误差。如果在检测差压变送器时未施加规定的静态过程压力,则检测的可靠性是可靠的。学位将大大降低。中国《压力变送器国家计量检定规程》对差压变送器的静态过程压力和静压有特殊规定[1]。
  
  因此,静压会引起差压变送器差压测量的静压影响误差[2],并研究了一套静压从动件差压变送器在线检测装置。在静压下测量压差。
  
  1、整体设计
  
  静压从动件差压变送器在线检测装置是基于差压传感器直接测量压差的原理,采用高精度差压传感器作为标准差压变送器在高静压条件下进行测试。由于高精度差压传感器本身具有在高静压下测量压差的性能,因此通过选择合适的高精度差压传感器直接测量压差是可行的。传感器类型检测装置不同于传统的活塞式检测装置,更适合于现场使用。此外,该项目开发的设备用于在线检测。根据现场差压变送器的技术指标确定设备的精度等级。用于在线检测的差压变送器大多为0. 5级及以下精度水平,因此项目选择0. 05级高精度差压传感器用作在线测量装置的测量标准。
  
  2、设备的结构和工作原理
  
  静压跟随式差压变送器的在线检测装置主要由高精度的差压传感器、压力传感器、静压自动控制系统、高静压差压调控系统、平衡阀和信号处理电路及显示单元等几大部分组成,其结构原理框图如图 1所示。

 

结构原理框图

 
  在线检测装置直接测量基于差压传感器的压差,但静态工作压力应保持在工作压力状态,即静压下的压差测量。
  
  高精度差压传感器的高压侧和低压侧分别通过高压腔和低压腔连接到差压变送器的高压侧和低压侧,高压腔和低压腔通过平衡阀连接。通过。静压自动控制系统产生规定的静压p 0并将其送至低压室。在压力平衡稳定后,高精度压力传感器收集低压室压力值p L.由于平衡阀打开,高压腔压力p H等于低压腔压力p L并且是静压值,即pH=p L=p 0,此时压差为零。
  
  关闭平衡阀,采用压力动态密封方式,静压自动控制系统自动控制低压腔。在电压调节之后,压力将始终保持静压值p 0。同时,手动调节高静压差压控制系统,采用静压差压控制技术增加高压腔的压力值,分别送到高压侧。差压变送器和高精度差压传感器,以及低压。在侧面形成压力差,使得高精度差压传感器直接收集差压值p,并由信号处理单元处理,最后以形式在显示装置上显示差压值p数字显示,其中p是标准差压。转换为理论输出电流值的值以及被测量的差压变送器的实际输出值之间的差值是差压变送器的测量误差。
  
  继续调节高静压差压控制系统,以获得恒定静压下的压差值,该压力由高精度差压传感器测量并显示在设备的显示单元上。上述过程实现了静压后差压变送器的差压测量。
  
  3在设备中选择标准设备
  
  3.1标准值可追溯性的测量模型
  
  高精度差压传感器是该设备的标准配置。如何选择高精度差压传感器是项目研究的关键。本项目采用高静压气体差压活塞压力表作为传质用高精度差压传感器的上位测量标准。
  
  用于幅度可追溯性的高精度差压传感器的测量模型是:
  
  从测量模型可以看出,差压测量的不确定性主要是由于重量质量Δm和活塞的有效面积。引入了s和重力加速度g的不确定性分量。如果每个不确定性分量的值小,则差压测量的不确定性值也很小。经过对比分析,它将为0. 05级高精度差压传感器的值可以追溯到0. Class 01高静压气体差压活塞压力表符合传质系统的要求。
  
  3. 2校正静压对标准设备的影响
  
  由于高精度差压传感器本身是差压型的传感器,无论从理论分析还是实际测量都可以发现静压对差压示值的影响。为提高差压传感器的准确度,采用了多重误差曲线的拟合,以减小差压传感器的输出误差。
  
  用 0. 01 级高静压气体差压活塞式压力计,分别在静压 0,1,2,3,4 MPa 的条件下,对 0. 05 级的差压传感器(压力输出)进行了 3 个循环共 6 次测量,取6 次测量的平均值为传感器实际输出压力值,测试数据如表 1 所示。
高精度差压传感器的测试数据
 
  测试数据表明,在相同静压作用下,基本上差压越大误差也越大,大致呈线性。随着静压的增大,测量误差随之增大。所以首先对相同静压下,传感器的实际输出差压值进行线性拟合 [3] 。
  
  设 x 为标准差压值,z 为传感器实际输出差压值,利用最小二乘法的线性拟合,得到 0,1000,2000,3000,4000 kPa 的静压作用下的直线方程分别为:
  
  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)
  
  对式(1) ~ 式(5)分别求导,得到不同静压(0,1000,2000,3000,4000 kPa) 下 dz/dx 的值分别为1. 000 173,1. 000 050,0. 999 953,0. 999 847,0. 999 750。
  
  设 y 为静压力值,则不同静压与 dz/dx 的函数关系可运用最小二乘法进行线性拟合得到:

 

20190325163237.jpg
 

    根据以上分析可知,式(6)中的 C 与静压值 y有以下对应关系:

    y =0 时,C 1 = -0. 001 333;

    y =1000 时,C 2 = -0. 001 778;

    y =2000 时,C 3 = -0. 005 111;

    y =3000 时,C 4 = -0. 018 222;

    y =4000 时,C 5 = -0. 021 111。

    由此可见,C 函数可近似为高次方曲线,再一次利用最小二乘法进行曲线拟合可以得到修正公式:
 

20190325163251.jpg
 

    采用式(7)进行修正后,对于静压为 0,1,2,3,4 MPa时的最大误差均有所减少。通过静压影响误差的修正,将高精度差压传感器的差压测量的准确度进行了优化,减少了静压带来的影响,提高了标准器的准确度。

4 实验

    用静压跟随式差压变送器在线检测装置(课题装置)测试了一台差压变送器,在不同静压条件下的电流输出,与高静压气体差压活塞式压力计(标准装置)测量结果进行比对,结果如图2 ~图6 所示。

 

20190325163303.jpg
 
  从上图可以看出, 2测量结果具有良好的一致性,静压从动件差压变送器在线检测装置的检测结果完全可靠。
  
  5、结论
  
  静压从动件差压变送器在线检测装置是基于差压传感器直接测量压差的原理,更好地实现了静压差压变送器。在条件下在线检测压差。本文提出的关于静压影响的数据拟合曲线是一种思路和尝试。在未来,可以利用大量的实验数据来梳理静压对各种压差和压力仪表误差的影响曲线,建立数学模型。较小的静压会影响误差,并为差压式压力表的质量改进提供技术支持。


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关键词:静压跟随式差压变送器检测装置的概述,差压变