微差压智能变送器零点漂移问题

摘要:为了研究不同环境对微差压智能变送器零点输出的影响通过模拟现场实际测出不同品牌微差压智能变送器受不同环境影响所产生零点漂移的数据根据实测数据和实验结论制定解决方案进而为更好地应用微差压智能变送器测量流量提供参考依据。
0引言
       酒钢集团在动力能源介质计量仪表的选型上为了避免各类动力能源介质管网压力损失满足各厂矿动力能源介质管网压力的需求,大量选用了压损低、能耗少、精度稳定的均速管流量计,使动力能源介质管网压力损失降到了最低。由于均速管流量计产生的差压一般在1kPa以下为了能够检测出流体流量,通常选用智能微差压变送器与其配合使用,组成智能差压式流量测量仪表。差压式流量计的流量和差压成开方关:系流量越小则放大倍数越大造成的测量误差也越大。由于微差压变送器的压差比较小,更容易受到现场环境因素如温度、震动等的影响出现零点漂移产生较大的虚假流量造成计量失准及生产事故。目前在处理和解决此类故障时,主要采取的措施是定期进行差压变送器零点调整或根据气温变化情况及时进行差压变送器零点校对不仅增加了仪表维护人员的工作量和工作难度,而且也不能从根本上解决问题。该文通过对常用的几种智能微差压变送器环境温度、震动、电源电压、安装方式进行模拟实验掌握环境因素对微差压变送器零点漂移的影响并根据影响程度寻找出科学的解决办法,最终通过对安装方式及检测系统优化改造等技术手段解决变送器零点漂移问题,减少环境因素造成计量失准事故的数量为今后能够合理选择、使用、安装微差压变送器提供可靠参数和依据以降低微差压变送器零点漂移问题的发生。
1存在的问题.
       近年来,由于环境温度变化而造成的微差压变送器零点漂移问题比较多甚至造成计量数据失准或生产事故。以碳钢冷轧煤气混合加压站热值控制故障为例,此系统主要以高炉煤气与焦炉煤气混合配比实现热值自动控制为了提高测控系统的正确性高炉煤气设计有大、小管切换功能由于气温回升班组安排停运大管高煤流量仪表保温,使得差压变送器的环境温度由白天的30℃降至夜间的4℃导致大管高炉煤气流量差压变送器产生零点漂移漂移量超过流量仪表小信号切除点,造成高炉煤气流量叠加突然增加2800~3000m3/h(而实际大管高炉煤气切断阀处于关闭状态并没有流量)该虚假信号通过比值调节造成焦炉煤气流量也相应增加使得去往罩式炉的主管混合煤气热值从7600kJ/m'左右增加到9500kJ/m3左右超过了罩式炉允许的热值范围,造成罩式炉熄火,这是典型的温度变化造成的变送器零点漂移生产事故。
       酒钢7#高炉净煤发生量选用威力巴流量计，设计流量为505000m³/h,差压为595Pa,由于差压比较小为了使变送器能检测到较小的差压采用缩短导压管路将变送器直接安装在减压阀后净煤管道.上存在的弊端就是无法避免现场震动对变送器的影响。在生产过程中7#高炉产生的煤气量在36万m³/h左右一路通过TRT余压发电,站后进入高煤总管,流量在30万m³/h左右与TRT并联的另一路煤气经减压阀组后进入高煤总管流量在6万m³/h左右。由于减压阀组现场管道震动较大经常造成差压变送器发生零点漂移，漂移量在4.03mA左右相当于1Pa左右的压差。以此漂移量为例在TRT停机时36万m³/h左右的高炉煤气量全部经减压阀组后进入高煤总管，此时减压阀后威力巴流量计的差压为302Pa左右微差压变送器工作在满量程的213左右,误差很小,假如此时微差压变送器出现的漂移仍为4.03mA(1Pa)左右对应的流量为360374m³/h多计了374m³/h,产生的误差也在可控范围,不会造成太大的计量偏差;而当TRT发电时减压阀组只流过6万m'/h左右的煤气此时差压为8.4Pa微差压变送器工作在满量程的1/10左右基本处于小信号切除点附近,假如此时的漂移仍为4.03mA(1Pa)左右则对应的流量为63474m³/h实际多计了3474m³/h通过这个煤气发生量的运行实例可以看出现场震动会产生很大的计量误差。
       随着现代化企业制造技术的不断更新,一些新型智能化微差压变送器也应用到各化工和冶金行业虽然新型智能微差压变送器优点很多各生产厂家也采取了零点漂移的控制措施,比如挑选质量性能稳定的电子元器件并进行老化处理采取电路补偿和调制手段选用性能稳定的供电电源但仍然无法从根本.上彻底解决零点漂移问题零点漂移问题成了国内外生产厂家难以解决的问题是值得研究和分析的。
       微差压变送器产生零点漂移的原因很多如电源电压不稳、元器件性能劣化、环境温度变化、震动、安装方式等其中最主要的因素是温度的变化。由于变送器测量膜盒内的液体介质会随环境温度变化而发生热胀冷缩从而导致变送器输出产生漂移变送器内各电子元器件也会受温度影响而产生变化[8]最终导致变送器输出变化。在以上因素中最难控制的也是温度变化产生的影响特别是地处西北地区平均昼夜温差在10℃以上这些因素都是很难控制的要想让变送器长期稳定地工作就必须定期和不定期进行零点检查调整此项工作费时费力而且不能从根本.上解决零点漂移问题因此只有通过对微差压变送器零点漂移进行实验研究才能掌握各类变送器在实际应用中的漂移参数,并根据现场实际情况选择可靠性好、稳定性高的差压变送器以保证测量过程中微差压变送器零点漂移量达到最小。
       变送器的零点漂移问题,已经影响到生产工艺过程及计量数据结算。而且每年都有大部分微差压变送器由于零点漂移严重被更换下线,这不:仅造成了备件费用的增加,也使工人的劳动强度加大,更关键的是影响到公司的正常生产和数据结算。在流量测量的过程中,虽然无法彻底避免变送器的零点漂移,但可以通过模拟现场环境进:行试验研究,找出影响变送器零点漂移的主要因素制定有效的技术改进措施,可以有效降低变送器零点漂移对生产和计量工作的影响进而为提:高变送器测量的稳定性和正确性提供参考依据，有助于后续工作的展开I91。
2问题分析研究
2.1研究内容
       根据目前应用比较广泛的E+H、EJA、霍尼韦尔微差压智能变送器研究各品牌微差压智能变送器在不同环境条件下零点漂移数据。
       模拟现场实际研究微差压智能变送器受环境温度、电源电压、安装方式及震动等方面变化的影响程度确定关键影响因素,从而制定解决技术方案及整改措施保证变送器测量的正确性。
2.2实施步骤和效果
1)采用GDW-100C型高低温恒温箱对变送器进行连续的高低温变化实验建立温度变化与变送器零点输出电流参数对应关系统计表。
       首先将变送器按校验图进行接线通电20min后在室温状态下(25.7℃)进行零点及量程调校,调校完成后将变送器水平放置在高低温恒温箱中进行温度变化试验。
       在室温状态下对恒温箱通电并进行温度设定,每次温度变化2℃并保持恒定10min后开始记录变送器零点输出电流值温度变化与变送器输出电流对应关系如表1所示。

       通过表1可以看出变送器零点输出均受环境温度影响影响范围各不相同其中E+HPMD230微差压变送器受环境温度变化影响较小,性能相对较稳定。
2)通过对电源电压调整的实验建立电源电压变化与变送器零点输出电流参数对应关系统计表,如表2所示。
       从表2可以看出:以上3种差压变送器在正常电压波动范围内均能有稳定的电流输出。
3)通过模拟现场安装方式实验建立变送器各种不同的倾斜角度与其零点输出电流变化统计表,如表3所示。
       从表3可以看出变送器安装倾斜角度的变化对其零点输出影响较大。

4)通过模拟现场震动实验对差压变送器的零点输出变化进行数据统计。
       选择现场震动比较大的7#高炉净煤发生量分别安装上述3种变送器进行流量测量安装后首先进行零点标定然后投运8h后打开平衡阀进行零点输出电流检查通过试验3台差压变
送器的零点输出电流分别为:STD924-AIH-0000-SM.MB.S2.1C:4.072mA;EJA120A-DES4A-9
2DA:4.065mA;PMD230-KD3F2ED3CEL3T:4.054mA。.
       通过模拟现场震动实验可以看出变送器安装在震动较大的场所其稳定性能都不理想产生的偏差都较大。
3实验结论及解决方案
       通过对常用的3种智能微差压变送器模拟实验可以看出微差压变送器在现场使用过程中均会受到环境温度、安装方式及震动等的影响均会产生较大的零点漂移现象虽然各生产厂商选用的生产原料、采用的生产工艺和技术补偿手段不同生产出的智能微差压变送器的性能指标也各不相同,因而产生的漂移量也各有差异。从实验数据可以看出生产于90年代的E+H公司原装PDM230智能差压变送器性能相对比较稳定,但仍然存在零点漂移现象说明目前还无法从根本上解决变送器零点;漂移问题。但为了降低微差压变送器的漂移量提高微差压变送器测量流量的稳定性使流量测量误差控制在可控范围内避免流量仪表出现计量异议和生产故障在今后的维护和设备安装过程中通过合理的仪表选型及规范的施工安装等一些具体的技术控制措施!"1也可以很好地解决微差压变送器零点漂移问题。
       首先变送器的正确选型是保证仪表正常工作和安全生产的前提。在今后仪表选型过程中应尽量避免选择微差压变送器测量介质流量,以保证仪表的测量精度。如果必须选择微差压变送器应尽量避免把差压量程选在变送器量程的下限附近,工作量程最好选用在变送器量程上限的1/3~1/2范围内才能最好地保证整机精度达到使用要求。
       其次是现场施工安装变送器时要尽量避开环境温度变化剧烈的地方或高温区域。同时应避免将变送器安装在就地震动场所和在线倾斜安装,防止由于振动对变送器产生干扰应按照仪表工施工规范采用引压管路将变送器安装在无明显震动、温度变化相对稳定的区域最好引到仪表专用变送器小房内并按照技术要求对导压管(毛细管)进行固定并设置保温设施使变送器的环境温度在可控范围。
       同时在日常维护中,应定期检查微差压变送器零点输出值并根据输出值变化情况来分析变送器是否受周围环境影响或是自身性能问题,以制定出相应的解决对策及维护标准才能保证微差压变送器的稳定运行。
4结语
       微差压变送器零点漂移是差压式流量检测过程中的常见问题,也是影响计量失准及生产事故的主要原因为了避免和减少计量纠纷和生产故障在实际应用中必须重视微差压变送器零点漂移的问题。虽然微差压变送器在现场使用过程中均不可避免地会受到环境温度、震动及安装方式的影响而出现零点漂移现象但通过合理的仪表选型及规范的施工安装和维护技术措施,可以减少测量误差对仪表的影响能够实现微差压变送器正确可靠地运行为企业提供更多的便利.