智能型压力变送器工作性能影响因素的分析

周晓明　李家吉　高永飞

摘 要：随着我国仪器仪表技术的发展，越来越多的智能型压力变送器出现在高压力，大流量的天然气长输站场，其工作可靠，性能稳定，具有维护简单、体积小、重量轻，安装调试极为方便等特点。同时，其性能的好坏直接影响站场计量系统及商品气的贸易交接，本文试图

从其零点迁移，使用量程，安装倾斜角度，工作环境温度等方面加以分析，最后得出影响压力变送器工作性能的因素，并提出改进措施，为日后压力变送器的选型提出合理化的见解。

关键词：智能型压力变送器；零点迁移；使用量程；安装倾斜角度；工作环境温度

1 引言

某天然气长输接收站管线设计压力6.3MPa，使用量程为0-8MPa，工作环境温度为-40℃至85℃，精度等级为0.075%的已检定智能型（3051）型压力变送器，配合超声波流量计对上游来气进行监督计量，但随着用气高峰的来临，在对商品气进行贸易交接计量时发现阶段性亏气，在排除下游用户不安全用气及超声波流量计正常工作的情况下，对影响智能型压力变送器工作性能的因素进行分析。

2 零点迁移对智能型压力变送器的影响

零点迁移，即压力变送器的测量起点迁移到某一数值（正值或负值），在零点未迁移时，测量起点为零，当测量起点由零变为某一正值时，称为正迁移，反之，当测量的起点由零变为某一负值时，称为负迁移，无论正迁移还是负迁移，压力变送器的输出信号的下限值与测量压力的下限值相对应，即符合以下正比关系（如图1）：

根据以上关系，分别选取两台编号为PT80101，PT80103的该型号压力变送器，测量区域为进出站，在规定的时间周期内记录压力变送器示数并测量相应输出电流，根据电流，换算出理论压力值，与实际压力做对比，推算零位迁移量。

如图2所示，两台该型号压力变送器，有一台出现了负迁移，并且通过查询该型号压力变送器安装手册得知，在不影响精度的情况下，零点最多漂移2.5inH2O，即±0.06223MPa，并且可以用HART手操器修正，对计量无影响。经计算得知，该型号的两台压力变送器量程漂移量最大为0.05752MPa，小于最大值，对其工作性能无影响，所以可以忽略零点漂移对该型号压力变送器的影响。

3 使用量程对智能性压力变送器的影响

压力变送器在天然气站场的应用中，经常由于测量要求或测量条件的变化，需要改变变送器的零点或量程，为此可以对压力变送器进行零点迁移和量程调整，量程调整的目的是使变送器的输出信号的上限值与测量范围的上限值相對应。在排除管线升压及维修设备的情况，该天然气接收站的运行压力长期保持在5MP以下，若将压力变送器的使用量程更改为0MPa-5MPa，调整其使用上限，是否可以提高计量准确性能，由图3可知，量程调整相当于改变压力变送器的输出特性斜率，在一定范围内可能提高测量的灵敏度，更进一步，该压力变送器的输入压力长年保持在3-5MPa，若将该压力变送器的量程调整为3MPa-5MPa，在改变使用量程的基础上零位迁移，理论上即可以增加测量的灵敏度又可以提高准确度，但实际确不是如此。通过查看安装手册得知超出量程比10：1的情况，该型号压力变送器的精度等级需要按下列公式计算：

精度=±0.075%量程±[0.0075（URL/量程）]%量程

以3MPa至5MPa量程为例，该型号压力变送器的固有URL（UP RANGE LIMIT）为27.6MPa，量程为2MPa，最后得出量程的精度等级为±0.1785%精度，为原来的2.38倍，即原有误差是原来的2.38倍。

所以，由上可以推算出单纯的缩小使用量程，调整使用下限，不能提高计量准确性能，超出规定的量程比，将会降低该型号压力变送器的精度等级，其原有使用量程为0-8MPa，量程约比为4：1，在规定的量程比内，故可以排除使用量程对压力变送器的影响。

4 安装倾斜度对智能性压力变送器的影响

图4安装倾斜度

安装倾斜度是指压力变送器的中轴线与铅垂线之间的夹角，根据规定，当介质为气体时，取压点应在工艺管道的上部。以厂家提供的安装手册为例，安装位置对变送器零点的最大漂移量为±0.06223MPa，换算成电流为±0.12446mA，并且可以用HART手操器修正，下面以倾斜度约为30°，量程为0-5MPa，精度等级为0.075%的该型号压力变送器为研究对象，随机抽测压力，分别抽测五次，各项参数如下表所示。

通过抽测，可以确定安装倾斜度确实对压力变送器的工作性能有影响，但产生的漂移量均小于漂移上限，并且其余压力变送器均垂直安装，因此可以排除此因素对压力变送器的影响。

5 工作环境对智能性压力变送器的影响

工作环境与实验环境不同，根据安装手册，压力变送器在-40°C至85°C范围内可以正常工作，且在实验环境下，量程比小于10：1的变送器，环境温度每变化28°C，变送器的变化不超过±（0.025URL+0.125%量程），换算成该型号压力变送的变化为±0.0169MPa或±0.05408mA，变化值远远小于在工作环境中的零点漂移对变送器的影响，同时，该地区夏天气候不会超过50℃，冬天由伴热系统给管段加热，仪表设备等温差变化不会太大，所以工作环境对压力变送器的影响可以忽略不计。

6 结语

除上述因素外，振动、电源及射频干扰都对压力变送器的工作性能有所影响，但影响微乎其微，所以未做考虑。通过分析可知，压力变送器的零位迁移量在规定的范围内，对计量未造成实质性的影响，使用量程的调整，在一定范围内能够提高压力变送器工作的灵敏度，若再在此基础上，同时改变零位迁移量（规定范围内），也可以提高该压力变送器的精度，但超过量程比10：1的其他部分，精度越来越低，建议在使用量程的量程比在5：1以下。

最后，该天然气接收站智能型压力变送器性能良好，未出现计量有误的情况，同时也为日后在压力变送器的选型，使用量程的调整及安装问题上提出了合理化的见解。

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