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差壓變送器

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微差壓智能變送器零點漂移問題的研究

作時間:2019-03-25  來源:  作者:
   
    本文主旨:為了研究不同環(huán)境對微差壓智能變送器零點輸出的影響,通過模擬現(xiàn)場實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)生零點漂移的數(shù)據(jù),根據(jù)實測數(shù)據(jù)和實驗結(jié)論制定解決方案,進而為更好地應(yīng)用微差壓智能變送器測量流量提供參考依據(jù)。
0引言
    酒鋼集團在動力能源介質(zhì)計量儀表的選型上,為了避免各類動力能源介質(zhì)管網(wǎng)壓力損失,滿足各廠礦動力能源介質(zhì)管網(wǎng)壓力的需求,大量選用了壓損低、能耗少、精度穩(wěn)定的均速管流量計,使動力能源介質(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儀表[1-3]。差壓式流量計的流量和差壓成開方關(guān)系,流量越小則放大倍數(shù)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(xiàn)場環(huán)境因素如溫度、震動等的影響[5-6],出現(xiàn)零點漂移產(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故障時,主要采取的措施是定期進行差壓變送器零點調(diào)整,或根據(jù)氣溫變化情況及時進行差壓變送器零點校對,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題。該文通過對常用的幾種智能微差壓變送器環(huán)境溫度、震動、電源電壓、安裝方式進行模擬實驗,掌握環(huán)境因素對微差壓變送器零點漂移的影響,并根據(jù)影響程度尋找出科學(xué)的解決辦法,#終通過對安裝方式及檢測系統(tǒng)優(yōu)化改造等技術(shù)手段,解決變送器零點漂移問題,減少環(huán)境因素造成計量失準事故的數(shù)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(shù)和依據(jù),以降低微差壓變送器零點漂移問題的發(fā)生。
1存在的問題
    近年來,由于環(huán)境溫度變化而造成的微差壓變送器零點漂移問題比較多,甚至造成計量數(shù)據(jù)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(tǒng)主要以高爐煤氣與焦爐煤氣混合配比實現(xiàn)熱值自動控制,為了提高測控系統(tǒng)的準確性,高爐煤氣設(shè)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儀表保溫,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(dǎo)致大管高爐煤氣流量差壓變送器產(chǎn)生零點漂移,漂移量超過流量儀表小信號切除點,造成高爐煤氣流量疊加突然增加2800~3000m3/h(而實際大管高爐煤氣切斷閥處于關(guān)閉狀態(tài)并沒有流量),該虛假信號通過比值調(diào)節(jié),造成焦爐煤氣流量也相應(yīng)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(shè)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(dǎo)壓管路,將變送器直接安裝在減壓閥后凈煤管道上,存在的弊端就是無法避免現(xiàn)場震動對變送器的影響。在生產(chǎn)過程中7#高爐產(chǎn)生的煤氣量在36萬m3/h左右,一路通過TRT余壓發(fā)電站后進入高煤總管,流量在30萬m3/h左右,與TRT并聯(lián)的另一路煤氣經(jīng)減壓閥組后進入高煤總管,流量在6萬m3/h左右。由于減壓閥組現(xiàn)場管道震動較大,經(jīng)常造成差壓變送器發(fā)生零點漂移,漂移量在4.03mA左右,相當(dāng)于1Pa左右的壓差。以此漂移量為例,在TRT停機時,36萬m3/h左右的高爐煤氣量全部經(jīng)減壓閥組后進入高煤總管,此時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量程的2/3左右,誤差很小,假如此時微差壓變送器出現(xiàn)的漂移仍為4.03mA(1Pa)左右,對應(yīng)的流量為360374m3/h,多計了374m3/h,產(chǎn)生的誤差也在可控范圍,不會造成太大的計量偏差;而當(dāng)TRT發(fā)電時減壓閥組只流過6萬m3/h左右的煤氣,此時差壓為8.4Pa,微差壓變送器工作在滿量程的1/10左右,基本處于小信號切除點附近,假如此時的漂移仍為4.03mA(1Pa)左右,則對應(yīng)的流量為63474m3/h,實際多計了3474m3/h,通過這個煤氣發(fā)生量的運行實例可以看出,現(xiàn)場震動會產(chǎn)生很大的計量誤差。
    隨著現(xiàn)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(yīng)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)點很多,各生產(chǎn)廠家也采取了零點漂移的控制措施,比如挑選質(zhì)量性能穩(wěn)定的電子元器件并進行老化處理,采取先金的電路補償和調(diào)制手段,選用性能穩(wěn)定的供電電源,但仍然無法從根本上徹底解決零點漂移問題,零點漂移問題成了國內(nèi)外生產(chǎn)廠家難以解決的問題,是值得研究和分析的。
    微差壓變送器產(chǎn)生零點漂移的原因很多,如電源電壓不穩(wěn)、元器件性能劣化、環(huán)境溫度變化、震動、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(nèi)的液體介質(zhì)會隨環(huán)境溫度變化而發(fā)生熱脹冷縮,從而導(dǎo)致變送器輸出產(chǎn)生漂移,變送器內(nèi)各電子元器件也會受溫度影響而產(chǎn)生變化[8],#終導(dǎo)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(qū),平均晝夜溫差在10℃以上,這些因素都是很難控制的,要想讓變送器長期穩(wěn)定地工作,就必須定期和不定期進行零點檢查調(diào)整,此項工作費時費力,而且不能從根本上解決零點漂移問題,因此只有通過對微差壓變送器零點漂移進行實驗研究,才能掌握各類變送器在實際應(yīng)用中的漂移參數(shù),并根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇可靠性好、穩(wěn)定性高的差壓變送器,以保證測量過程中微差壓變送器零點漂移量達到#小。
    變送器的零點漂移問題,已經(jīng)影響到生產(chǎn)工藝過程及計量數(shù)據(jù)結(jié)算。而且每年都有大部分微差壓變送器由于零點漂移嚴重被更換下線,這不僅造成了備件費用的增加,也使工人的勞動強度加大,更關(guān)鍵的是影響到公司的正常生產(chǎn)和數(shù)據(jù)結(jié)算。在流量測量的過程中,雖然無法徹底避免變送器的零點漂移,但可以通過模擬現(xiàn)場環(huán)境進行試驗研究,找出影響變送器零點漂移的主要因素,制定有效的技術(shù)改進措施,可以有效降低變送器零點漂移對生產(chǎn)和計量工作的影響,進而為提高變送器測量的穩(wěn)定性和準確性提供參考依據(jù),有助于后續(xù)工作的展開[9]。
2問題分析研究
2.1研究內(nèi)容
    根據(jù)目前應(yīng)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)境條件下零點漂移數(shù)據(jù)。
    模擬現(xiàn)場實際,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實施步驟和效果
    1)采用GDW-100C型高低溫恒溫箱,對變送器進行連續(xù)的高低溫變化實驗,建立溫度變化與變送器零點輸出電流參數(shù)對應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計表。
    shou先將變送器按校驗圖進行接線,通電20min后,在室溫狀態(tài)下(25.7℃)進行零點及量程調(diào)校,調(diào)校完成后將變送器水平放置在高低溫恒溫箱中進行溫度變化試驗。
    在室溫狀態(tài)下對恒溫箱通電并進行溫度設(shè)定,每次溫度變化2℃并保持恒定10min后,開始記錄變送器零點輸出電流值,溫度變化與變送器輸出電流對應(yīng)關(guān)系如表1所示。
溫度變化與變送器輸出電流對應(yīng)關(guān)系表
    通過表1可以看出,變送器零點輸出均受環(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(wěn)定。
    2)通過對電源電壓調(diào)整的實驗,建立電源電壓變化與變送器零點輸出電流參數(shù)對應(yīng)關(guān)系統(tǒng)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范圍內(nèi),均能有穩(wěn)定的電流輸出。
    3)通過模擬現(xiàn)場安裝方式實驗,建立變送器各種不同的傾斜角度與其零點輸出電流變化統(tǒng)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輸出影響較大。
電壓變化與變送器輸出電流對應(yīng)關(guān)系
傾斜角度與變送器輸出電流對應(yīng)關(guān)系
    4)通過模擬現(xiàn)場震動實驗,對差壓變送器的零點輸出變化進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
    選擇現(xiàn)場震動比較大的7#高爐凈煤發(fā)生量,分別安裝上述3種變送器進行流量測量,安裝后shou先金行零點標定,然后投運8h后打開平衡閥進行零點輸出電流檢查,通過試驗3臺差壓變送器的零點輸出電流分別為:STD924-AIH-00000-SM.MB.S2.1C:4.072mA;EJA120A-DES4A-92DA:4.065mA;PMD230-KD3F2ED3CEL3T:4.054mA。
    通過模擬現(xiàn)場震動實驗可以看出,變送器安裝在震動較大的場所,其穩(wěn)定性能都不理想,產(chǎn)生的偏差都較大。
3實驗結(jié)論及解決方案
    通過對常用的3種智能微差壓變送器模擬實驗可以看出,微差壓變送器在現(xiàn)場使用過程中均會受到環(huán)境溫度、安裝方式及震動等的影響,均會產(chǎn)生較大的零點漂移現(xiàn)象,雖然各生產(chǎn)廠商選用的生產(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。從實驗數(shù)據(jù)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(wěn)定,但仍然存在零點漂移現(xiàn)象,說明目前還無法從根本上解決變送器零點漂移問題。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(wěn)定性,使流量測量誤差控制在可控范圍內(nèi),避免流量儀表出現(xiàn)計量異議和生產(chǎn)故障,在今后的維護和設(shè)備安裝過程中,通過合理的儀表選型及規(guī)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漂移問題。
    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]。在今后儀表選型過程中應(yīng)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(yīng)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(nèi),才能#好地保證整機精度達到使用要求。
    其次是現(xiàn)場施工安裝變送器時要盡量避開環(huán)境溫度變化劇烈的地方或高溫區(qū)域[13-15]。同時應(yīng)避免將變送器安裝在就地震動場所和在線傾斜安裝,防止由于振動對變送器產(chǎn)生干擾,應(yīng)按照儀表工施工規(guī)范,采用引壓管路將變送器安裝在無明顯震動、溫度變化相對穩(wěn)定的區(qū)域,#好引到儀表專用變送器小房內(nèi),并按照技術(shù)要求對導(dǎo)壓管(毛細管)進行固定[16],并設(shè)置保溫設(shè)施,使變送器的環(huán)境溫度在可控范圍。
    同時在日常維護中,應(yīng)定期檢查微差壓變送器零點輸出值,并根據(jù)輸出值變化情況來分析變送器是否受周圍環(huán)境影響或是自身性能問題,以制定出相應(yīng)的解決對策及維護標準,才能保證微差壓變送器的穩(wěn)定運行。
4結(jié)語
    微差壓變送器零點漂移是差壓式流量檢測過程中的常見問題,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,在實際應(yīng)用中必須重視微差壓變送器零點漂移的問題。雖然微差壓變送器在現(xiàn)場使用過程中均不可避免地會受到環(huán)境溫度、震動及安裝方式的影響而出現(xiàn)零點漂移現(xiàn)象,但通過合理的儀表選型及規(guī)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?qū)崿F(xiàn)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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