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当前常用现场压力变送器校准方法分析

文章出处:人气:1发表时间:2019-5-27 16:32:18

导读:当前常用现场压力变送器校准方法分析

(一)校准压力变送器

        现阶段在现场压力测量当中,常用的一种校准方法便是只将现场压力变送器作为校准对象。由操作人员通过严格遵循国家相关规程要求,在对现场压力变送器的整体外观进行审核,确保压力变送器无开裂、损毁等问题后,再依次校准现场压力变送器的各项计量性能,进而使得压力变送器能够切实符合现场压力测量要求。通常情况下在数字信号作为待校准现场压力变送器输出时,会选用该种校准方法。这主要是由于此时现场压力测量系统当中无数据采集器,由显示单元负责直接显示数字信号,此后无论是信号的传输还是转换均不产生系统误差,因此比较适合采用该校准方法。另外,在只需要临时校准现场压力变送器时,也可以选择运用这一校准方法。

(二)校准各分立元件

        在对现场压力变送器进行校准的过程中,除了只将现场压力变送器作为校准对象外,还可以将包括数据采集器在内的其他分立元件作为校准对象,同样需要操作人员严格按照相关规程要求,对其一一进行规范校准。在整体压力测量系统误差比规定误差要大的情况下,通过逐一对各分立元件进行校准,能够有效帮助测量人员锁定压力测量系统误差较大的具体原因,进而在有针对性地进行调修下保障现场压力测量工作的顺利进行。除此之外,考虑到现场压力变送器以及数据采集器等本身作为现场压力测量系统当中至关重要的组成构件,分别对其进行校准也有助于测量人员完成对整体现场压力测量系统的定期校准,从而确保在现实际现场压力测量当中,系统能够实现正常、稳定运行。

(三)校准压力测量系统

        除上述校准方法外,目前运用在现场压力变送器校准中的另外一种校准方法,便是将校准对象设定为整体压力测量系统。需要操作人员在严格依照具体规程要求的基础上,将标准压力信号准确输入至现场压力变送器输入端当中,并将现场压力变送器、数据采集器以及信号处理系统视作一个完整的黑匣子。在忽略现场压力变送器输出电信号转换的情况下,操作人员直接读取显示终端中显示的具体压力测量值。通过运用该校准方法,不仅能够完成对现场压力变送器的有效校准,同时可帮助测量人员真实掌握整体压力测量系统的精准度。而当受到现场环境等条件限制,难以逐个拆卸测量设备对其一一进行校准时,运用该种校准方法则可以有效满足现场压力变送器的校准需求。

现场压力变送器校准方法的比较结果分析

(一)实例分析

        为了更好地说明各现场压力变送器校准方法的优势与不足,本文通过选择某制造企业的发送机试验项目为例,其在开展现场压力测量过程中,使用 0 到 250kPa 现场压力变送器作为核心压力测量元件,由数据采集器统一采集输出信号并对其进行转换处理,使得输出信号能够成功转换成数字信号。随后经由通信接口直接向计算机传送转换后的数字信号,此时测量人员直接读取显示器当中的压力值即可。而为了能够切实保障现场压力测量结果的精准性和有效性,需要对现场压力变送器进行校准。

(二)比较结果

        通过分别使用上述三种校准方法对该制造企业中的现场压力变送器进行校准,在从 0KPa 起始以 50kPa 为单位逐渐增加标准压力,直至 250KPa,并依次将各标准压力准确输入至现场压力变送器输入端后。根据得到的实际校准数据可知,在三种校准方法中,将整体现场压力测量系统作为测量对象的校准方法的校准精确性最高,平均示值误差为0.005mA。其次为将各分立元件作为校准对象的校准方法,平均示值误差为 0.1mA。校准精确性最低的则是只将现场压力变送器作为校准对象的校准方法,其平均示值误差约为0.25mA。这主要是由于在将整体测量系统作为校准对象时,可全面考查测量系统的精准度。而在将各分立元件作为校准对象时,由于无法直接对示值误差进行运算操作,因此难以获取各测量点的实际示值误差值。在仅仅只将现场压力变送器作为校准对象的过程中,如果误差原因来源于数据采集器或是其他原件,则该校准对象无法有效满足现场压力变送器校准需要,其获取的示值误差也并不具备相应的参考价值。

(三)校准效率

        从校准效率来看,由于只将现场压力变送器作为校准对象,因此其校准工作量最少,故而校准效率最高。其次为整体现场压力测量系统作为校准对象的校准方法,通过运用专业的智能化、数字化校准仪器设备,对包括现场压力变送器、数据采集器等在内的各项测量系统元件同步展开校准操作,因此也可以在短时间内完成现场压力变送器的校准。而在将系统中各项分立元件作为校准对象的校准方法中,需要逐个对分立元件进行校准,因而其校准效率最低,校准速度也最慢。除此之外,在使用该种校准方法时,因需要逐个拆卸系统分立元件,而在现场压力变送器等元件中通常存在一定量的接线,且接线的连接方式具有一定复杂性。因而如果在拆卸或是后续重装过程中,一旦出现操作不当导致接线连接错误或是无法牢固连接接线,则具有可能直接影响各元件的实际使用性能,甚至直接导致整体现场压力测量系统无法正常运行。但值得注意的是,在使用将整体测量系统作为校准对象的校准方法过程中,如果系统误差超出规定值,则同样需要一一校准系统中的各分立元件,以便能够准确锁定超差原因,使得测量人员可以有针对性地进行调修。

(四)校准费用

        通过结合该制造企业在现场压力变送器校准中使用不同校准方法下所产生的具体校准费用,可知在只将现场压力变送器作为校准对象的校准方法中,因需要校准的元件有且只有一个,因此校准费用最低。而在使用将整体现场压力测量系统作为校准对象的校准方法中,核心元件只有现场压力变送器以及压力标准器,因此校准费用也相对较低。而在使用将测量系统中各分立元件作为校准对象的校准方法时,不仅需要对各分立元件进行一一校准,同时还需要校准传输信号的标准信号源。当信号传输、信号转换过程具有较大复杂度时,需要校准的分立元件数量也相对较多,此时需要使用大量的压力标准器,因而势必会导致企业增加现场压力变送器校准费用。

结束语

        通过本文的分析研究可知,目前在现场压力变送器校准当中,根据校准对象的不同,所使用的校准方法也存在一定差异性。主要包括只以现场压力变送器作为校准对象的校准方法;将现场压力测量系统中各分立元件作为校准对象的校准方法以及将整个测量系统作为校准对象的校准方法。三种校准方法的优势特性也不尽相同,整体来看,第三种校准方法具有最高的校准精确度,校准效率相对较高,校准成本较为低廉。第一种校准方法虽然校准效率最高、校准成本最低,但缺乏较高的精准度。

第二种校准方法具有一定的精准度,但在校准效率与校准成本方面缺乏良好优势。因此在实际开展现场压力变送器校准工作中,需要测量人员结合实际情况灵活使用相应校准方法,通过对各校准方法进行组合使用,从而实现不同校准方法的优势整合,以便能够更好地完成现场压力变送器校准工作。


当前常用现场压力变送器校准方法分析

现场总线型智能压力变送器校验的必要性

现场总线系统作为新兴的总线协议,得到了部分过程用户的采用,也有了一些典型的应用案例,如一些石油石化炼油项目。

现场总线系统作为一种数字式通信网络,使过去采用点到点式的模拟量信号传输变为多点一线的串行数字式传输。因而,现场总线型智能压力变送器大幅度减少了系统中的模拟信号,从而几乎消除了回路的误差。并且全数字化双向通信在提高了系统的测量和控制精度的同时,也使系统组态和调试更加方便。智能压力变送器功能模块的设定,数据的传输交换完全可以通过数字通讯工具或上位机交互实现。

然而,目前有一些看法过分扩大了现场总线和数字通讯工具的范畴,希翼通过采用现场总线系统消除系统误差,仅用数字通讯工具实现现场总线系统的维护和校准。片面的认为通过现场总线智能压力变送器的强大的功能模块,数据交互功能以及自身的自检报警功能,通过数字通讯工具对现场总线型智能压力变送器进行组态和调试就可以实现智能压力变送器的长久可靠性和误差的消除。这是混淆了对系统进行维护和校准的概念,并且完全违背了校准和溯源的概念,也不符合《中华人民共和国计量法》关于保障国家计量单位制的统一和量值传递的相关规定。

现场总线型智能压力变送器一般由高精度传感器、程控放大器、AD转换电路、CPU微处理器、调制解调芯片及外接接口等组成。但是一次传感器级的误差无法通过现场总线系统减少或消除,一次传感器担任着将非电量/非线性信号转化为线性模拟电信号的重任,传感器材料及二次仪表电路中数模转换电路是误差的主要来源。数字通讯工具只能对系统的数字部分进行组态和调整,而无法对传感器部分和模拟信号部分进行校准和调整。通俗地说,无论采用什么系统协议,校准过程变量回路,大家都需要高精度的过程变量溯源基准进行量值传递,如校准压力智能压力变送器,需要高精度的压力校准器或模块来进行校准比对。


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