1、變送器近50 年的發展歷程
壓力變送器是目前自動化儀表中最重要的一類產品, 其使用非常廣泛, 通常包括:壓力變送器、微壓變送器、差壓變送器、微差壓變送器等。1969 年, 美國羅斯蒙特公司開始生產1151 系列電容式變送器,成為享譽世界多年的名牌產品。上世紀80 年代初,美國霍尼威爾公司推出了智能化的現場儀表-ST3000 智能變送器, 此后, 羅斯蒙特公司、日本橫河公司、ABB 公司、福克斯波羅公司等等都推出各具特色的智能變送器產品。變送器的工作原理除了電
容式之外, 還有電感式、單晶硅諧振式、擴散硅式、陶瓷式等等。目前高端產品的量程范圍: 0～0. 025 kPato 0～60MPa, 精度指標為0. 075% ～0. 025%, 量程比為100: 1～400: 1, 羅斯蒙特公司3051S 型變送器為高端產品的典型代表。還有國產的3051壓力變送器.
2、量程選擇的原則
壓力及差壓變送器的量程選擇是變送器選型中的一個重要內容, 當需要采購變送器時, 應先確定所采用變送器的生產廠家及型號, 然后根據使用要求確定變送器的量程。量程選擇時應遵循量程上下可調、精度最高、價格最低等原則綜合考慮。量程上下可調原則工藝專業要求的最大壓力或差壓是量程選擇的基礎, 通常按這個壓力或差壓值的1. 5～2. 0 倍確定所選量程。選型時一般不要走極端, 不要將變送器的使用量程定在最小量程或最大量程, 因為在生產現場, 變更量程的事經常發生, 往往需要向上或向下調整量程, 如果選型時已經考慮了量程有上下可調的余地, 碰到需要調整量程的時候就不至為難了。當然, 如果現場條件改變只可能是單向的, 如只能向下調整, 則選最大量程也無妨。精度最高原則市場上一些中高檔的變送器, 其精度達到0. 2%、0. 1% 、0. 075%、0. 05% 甚至0.04% 。既然選用了高精度的變送器, 我們當然希望所選用的變送器在使用時也能達到最高的使用精度。高精度變送器往往也具有高量程比的特點, 變送器的精度和量程比是兩個獨立的指標, 似乎互不相關,其實大量程比變送器只是在一個小的量程比范圍內可達到該產品宣傳的高精度指標。以MV2000T 量程代號C 壓力變送器為例, 其量程范圍是0. 4 ～40kPa, 按產品樣本介紹, 它在0～4 至0～40kPa 之間調整量程時, 精度指標可以達到該產品樣本所列精度指標( 0. 075%或0. 05% ) , 但在0～0. 4kPa 至0～4kPa 之間調整量程時, 精度指標就不是該產品樣
本所列高精度指標, 而需要按公式:±( 0. 005×最大量程/ 調節量程- 0. 05)% 計算附加誤差。所以為了保證精度最高, 我們的實際使用量程必須在0～4kPa 至0～40kPa 之間, 即所選變送器的量程盡量接近變送器的最大量程價格最低原則。這里指的價格最低是說在確定廠家及具體型號后在量程選擇時應遵循的原則。
如上所述, 某一實際使用量程可能兩個量程代號都合適, 按精度最高原則通常應該選與最大量程接近的量程代號。但在個別情況下, 由于這兩個量程代號價格相差較大, 也可以這樣綜合考慮: 犧牲一點精度, 選用量程更大的量程代號。如MV 2000T 差壓變送器選型時, 變送器的使用量程若為0～ 800Pa, 則A ( 50～ 1000Pa) 、B( 200～6000Pa) 兩個量程代號均可選, 這兩個量程代號的實際可使用量程比范圍分別為100 ～1000Pa、600～ 6000Pa, 按理說兩個量程代號均可用。但從精度最高原則考慮, 應選A 量程代號, 但從價格最低原則考慮, 微差壓量程加價幅度高, 應選B量程代號。最后選用哪一個量程代號, 應綜合這兩個因素確定。再如測量微壓力或低壓力時, 也有壓力變送器和差壓變送器兩種選擇, 依筆者的觀點, 在保證精度的情況下應盡量選用壓力變送器, 原因是壓力變送器的價格通常要比同量程的差壓變送器低( 因其結構簡單, 取壓口也只一個) , 同時差壓變送器作壓力測量時多余的取壓口有時受環境氣流的影響( 如風吹過) , 將帶來附加誤差。
3 、微壓微差壓變送器的選型
微壓微差壓變送器檢測的是微壓力、微差壓, 通常認為幾個kPa 以下的壓力、差壓為微壓、微差壓,本文所論述的大致是1 個kPa 以下的壓力、差壓。由于傳感器技術、微處理器技術的發展, 變送器的精度已從六十年代的1%提高到七十年代的0. 5%、0.25%、九十年代初期的0. 1% 及九十年代中后期的0.075%、0. 05% 。但對絕大多數變送器來說, 上面提到的精度是通用量程的精度, 比如中壓、高壓、中差壓、高差壓量程的精度, 而微壓微差壓量程則往往例外,精度要比通用量程低一個檔次。微壓微差壓變送器的實際使用精度往往不是我們想象的那樣高, 而且不同產品的指標差別也非常大。很多用戶在實際使用過程中也親身體會到微壓微差壓變送器的穩定性、精度相對來說是要差一點。基于以上原因, 微壓微差壓變送器的選型在變送器的選型中應該是一個特殊的問題。
由表1 可見, 變送器的通用量程的精度為大家所熟悉, 甚至不看樣本也能記得住, 而知道微壓微差壓變送器精度與通用量程精度可能不同的人就少得多了。表1 中約有一半廠家的微壓微差壓變送器的精度低于通用量程的精度, 所以在微壓微差壓變送器選型時, 首先應關注其精度是否比常用量程低。
4、 環境溫度對測量精度的影響
變送器的指標精度是在環境溫度、靜壓、電源電壓相對穩定時所能達到的精度, 而在實際生產過程中, 環境溫度、靜壓、電源電壓等參數都可能變化。在這樣的條件下, 精度指標還會降低。尤其以環境溫度變化的影響為甚。
我們知道, 周圍環境條件對測量精度的影響是以滿量程的相對值表示, 例如當環境溫度變化28℃時, EJA 110A 的L 量程的計算公式為: ±( 0. 08% 量程+ 0. 09%U RL ) , M 量程的計算公式為: ± ( 0.07% 量程+ 0. 02% URL) , 式中: U RL 為最大量程,對L、M 量程分別為10 kPa、100 kPa。經計算, 對1kPa、1. 58kPa、2kPa、3kPa、4kPa、6 kPa 的測量量程, 環境溫度變化28℃時的影響量對比見表2:
由表2 可見, 同一測量量程雖然可選L、M 兩個量程中的任何一個, 但顯然選擇L 量程更為恰當, 其影響量大約小一倍。
5 結束語
綜上所述, 大家可能已經了解到壓力變送器的選型的確是個特殊問題, 需要多花一些精力并通過對比才能選擇出性能最好的變送器。變送器選型時,用戶應根據工藝要求的測量范圍選擇變送器的量程, 此時要做到以下三點: ¹所選變送器的量程在變
送器的測量范圍內; º所選變送器的量程在變送器的實際可使用的量程比范圍內; » 所選變送器的量程盡量接近變送器的最大量程。通常情況下, 第一點很容易做到, 因為這是最基本的; 第二點要在幾個相鄰量程中做出選擇, 通常也可能做到; 第三點則要看各廠家變送器的相鄰量程的比值, 有時候可以挑選, 有時候就沒有選擇余地了。只做到第一點, 變送器的測量精度很難保證; 做到第二點, 變送器的測量精度基本保證; 做到第三點, 變送器的測量精度就可能達到最佳值。
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