1、變送器(qi)近50 年的發展歷程(cheng)
壓力(li)變送器是(shi)目(mu)前自(zi)動化儀表中(zhong)#重要的一(yi)類產品, 其使(shi)用(yong)非常(chang)廣泛(fan), 通常包括(kuo):壓力變送器、微壓(ya)變送器、差壓(ya)變送器、微差壓(ya)變送器等。1969 年, 美國(guo)羅斯蒙特(te)公(gong)司開始生產1151 系列(lie)電容式(shi)變送器,成為享(xiang)譽shijie多年的名牌產品。上世紀(ji)80 年代初,美國霍尼威爾公司推出了智能化的現場(chang)儀表-ST3000 智能變送器, 此后, 羅(luo)斯(si)蒙特公司、日本橫(heng)河公司、ABB 公(gong)司、福克(ke)斯波羅公(gong)司等等都推(tui)出(chu)各具特色的智能變(bian)送器產品(pin)。變(bian)送器的工作原理除了(le)電
容式之(zhi)外, 還有(you)電感式(shi)、單晶硅諧振(zhen)式(shi)、擴散硅式(shi)、陶(tao)瓷式(shi)等等。目前高端產品的(de)量程范圍: 0～0. 025 kPato 0～60MPa, 精度(du)指標為0. 075% ～0. 025%, 量(liang)程(cheng)比為100: 1～400: 1, 羅斯蒙特公司(si)3051S 型變送器為(wei)高端(duan)產品(pin)的典型代表。還有國產的3051壓(ya)力變送器(qi).
2、量程選擇的(de)原則
壓(ya)力及差壓(ya)變送器的量程選擇(ze)是變送器選型(xing)中的一(yi)個(ge)重要內容, 當需要采購變送器時(shi), 應(ying)先確定所采用變(bian)送器的生產廠(chang)家及型號, 然后根(gen)據使(shi)用要求(qiu)確定變(bian)送器的(de)量(liang)程。量(liang)程選擇(ze)時應(ying)遵循量(liang)程上下可調、精(jing)度#高(gao)、價(jia)格(ge)#低等(deng)原則綜合(he)考慮。量(liang)程上下可調原則工藝(yi)專業(ye)要求(qiu)的(de)#大壓力或差壓是量(liang)程選擇(ze)的(de)基礎, 通常按(an)這個壓力或差壓值的1. 5～2. 0 倍確定所選(xuan)量程。選(xuan)型時一般不(bu)要走極端, 不要將變送器的使用量程定在#小量程或(huo)#大量程, 因為在生產現場, 變(bian)更量程的事經(jing)常發生, 往往需(xu)要向上或向下調整量程, 如果選型時已經考(kao)慮了(le)量(liang)程有上下可(ke)調的余地, 碰(peng)到(dao)需要調整量程的時候就(jiu)不至(zhi)為難了。當然(ran), 如(ru)果現場條件改變只可能是單向的, 如只能向(xiang)下調整(zheng), 則(ze)(ze)選#大量(liang)程也無妨。精度#高原則(ze)(ze)市場上一些(xie)中(zhong)高檔的變送器, 其(qi)精度達到(dao)0. 2%、0. 1% 、0. 075%、0. 05% 甚至0.04% 。既然選(xuan)用了高精度的變(bian)送器, 我們當然希望(wang)所選用(yong)的變送器在使用(yong)時也能達到(dao)#高的使用(yong)精度。高精度變送器往往也具有高量(liang)程比(bi)的特點, 變(bian)送(song)器的精度和量程比(bi)是兩個(ge)好(hao)立(li)的指標, 似乎(hu)互(hu)不相關,其實(shi)大量(liang)程比變送器只(zhi)是(shi)在一個小的(de)量(liang)程比范圍內可達到該產品宣傳的(de)高精度指標。以MV2000T 量程代(dai)號C 壓力(li)變送器為例(li), 其量程范圍是0. 4 ～40kPa, 按產品樣本介(jie)紹, 它(ta)在0～4 至0～40kPa 之(zhi)間(jian)調整(zheng)量(liang)程時, 精度(du)指標(biao)可以達到(dao)該產品樣本(ben)所列精度(du)指標(biao)( 0. 075%或0. 05% ) , 但在0～0. 4kPa 至0～4kPa 之間調整(zheng)量程時, 精度指標就不是該產品(pin)樣
本所列高精度指標, 而需要(yao)按(an)公(gong)式:±( 0. 005×#大量程/ 調節量程(cheng)- 0. 05)% 計算附加誤差(cha)。所以為了保(bao)證精度#高, 我們(men)的實際使用量程必(bi)須在0～4kPa 至0～40kPa 之(zhi)間(jian), 即所選變送(song)器的(de)量程盡量接近(jin)變送(song)器的(de)#大量程價格#低(di)原(yuan)則。這(zhe)里(li)指的(de)價格#低(di)是說在確定廠家及具體型號后在量程選擇(ze)時應遵循的(de)原(yuan)則。
如上所(suo)述, 某一(yi)實際(ji)使(shi)用量(liang)程(cheng)可能兩(liang)個量(liang)程(cheng)代號都合適, 按精度#高原則通常應該選(xuan)與#大量程接近的量程代號(hao)。但在(zai)個別情況(kuang)下, 由于這(zhe)兩個量(liang)程代(dai)號價格相差較大, 也可以這樣綜(zong)合考慮: 犧(xi)牲一點精度, 選用量程更大的量程代號。如MV 2000T 差壓變(bian)送器選(xuan)型時(shi), 變送(song)器的使用(yong)量程若為0～ 800Pa, 則A ( 50～ 1000Pa) 、B( 200～6000Pa) 兩個量程代(dai)號(hao)均可選, 這兩個量程(cheng)代(dai)號的實際可使(shi)用(yong)量程(cheng)比范(fan)圍分別為100 ～1000Pa、600～ 6000Pa, 按理說兩個量程代號均可用。但從精(jing)度(du)#高原則考慮, 應選A 量程代號, 但(dan)從(cong)價格#低原則(ze)考慮(lv), 微差壓量(liang)程加價幅度(du)高, 應選B量(liang)程代(dai)號(hao)。#后選用哪一(yi)個量(liang)程代(dai)號(hao), 應綜(zong)合這(zhe)兩個因素確定。再如測量微壓力(li)或(huo)低壓力(li)時, 也有壓力變(bian)送(song)器和差壓變(bian)送(song)器兩種選擇, 依筆(bi)者的觀點(dian), 在保證精(jing)度的情(qing)況下(xia)應盡量選(xuan)用(yong)壓(ya)力變(bian)送器, 原因是(shi)壓力(li)變送(song)器的(de)價格通常要比同量(liang)程的(de)差壓變送(song)器低( 因其結構簡單, 取壓口也只一個) , 同時(shi)差(cha)壓變送器(qi)作壓力測量(liang)時(shi)多余的(de)(de)取(qu)壓口有時(shi)受環境(jing)氣流的(de)(de)影(ying)響( 如風吹過(guo)) , 將帶(dai)來(lai)附加誤差。
3 、微壓微差壓變送器(qi)的選(xuan)型(xing)
微(wei)壓(ya)微(wei)差(cha)壓(ya)變送(song)器(qi)檢測(ce)的是微(wei)壓(ya)力、微(wei)差(cha)壓(ya), 通常認為幾個kPa 以(yi)下的(de)壓力、差(cha)壓為(wei)微(wei)壓、微(wei)差(cha)壓,本文所論述(shu)的(de)大(da)致是1 個kPa 以下的(de)壓力、差(cha)壓。由于傳感器(qi)技術(shu)、微處理器(qi)技術(shu)的(de)發展, 變送器的(de)精度(du)已從六十年代的(de)1%提高到七十年代的0. 5%、0.25%、九十(shi)年代初期的0. 1% 及九十年代(dai)中后期的0.075%、0. 05% 。但對絕大多數變送器來說, 上面提(ti)到的精度是通用量程的精度, 比如(ru)中壓(ya)、高壓(ya)、中差壓(ya)、高差壓(ya)量程(cheng)的精度, 而微壓微差壓量(liang)程則(ze)往往例外,精(jing)度(du)要比(bi)通用量程低一(yi)個檔次。微(wei)壓(ya)微(wei)差壓(ya)變送(song)器的實際(ji)使用精(jing)度(du)往往不是我們想象的那(nei)樣高, 而且(qie)不同產品的指標(biao)差(cha)別也非常大。很多(duo)用(yong)戶在實際使用(yong)過程(cheng)中也親身體(ti)會到微壓(ya)(ya)微差(cha)壓(ya)(ya)變送器的穩定性、精度相(xiang)對來(lai)說是要差(cha)一點。基于以(yi)上原(yuan)因, 微壓微差壓變(bian)送器的(de)選(xuan)型在變(bian)送器的(de)選(xuan)型中應該是一(yi)個特殊的(de)問(wen)題(ti)。
由表(biao)1 可見, 變送器(qi)的通(tong)用(yong)量程(cheng)的精度為大(da)家所熟悉, 甚至不看(kan)樣本也能記得住, 而(er)知道微(wei)壓微(wei)差壓變送器精度與(yu)通用量程精度可能不同的人就少(shao)得多了。表1 中約有一半(ban)廠家的(de)微(wei)壓(ya)微(wei)差壓(ya)變送器的(de)精度低于通用(yong)量程的(de)精度, 所以在微壓微差壓變送器選型時, shou先應關注其精度(du)是否(fou)比(bi)常用量程低。
4、 環境溫度(du)對測量精(jing)度(du)的影響
變送器(qi)的指(zhi)標精(jing)度是在環境溫度、靜壓、電源電壓相對穩(wen)定時所能(neng)達到(dao)的精(jing)度, 而在實際生產(chan)過(guo)程中, 環(huan)境(jing)溫度、靜壓、電源(yuan)電壓等參(can)數都可能變化(hua)。在這樣的條件下, 精度指標還會降低。尤其(qi)以環(huan)境(jing)溫度變化的影響為甚。
我們知道, 周圍環境條件對(dui)測量精(jing)度(du)的影響是以滿量程的相對(dui)值表示(shi), 例(li)如當環境溫(wen)度變化28℃時, EJA 110A 的(de)L 量程的計算公式(shi)為(wei): ±( 0. 08% 量(liang)程(cheng)+ 0. 09%U RL ) , M 量程的(de)計算(suan)公(gong)式為: ± ( 0.07% 量程(cheng)+ 0. 02% URL) , 式(shi)中(zhong): U RL 為#大量程(cheng),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(liang)量(liang)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(liang)量(liang)程雖然可選L、M 兩個(ge)量程中的任何一個(ge), 但顯然選擇L 量(liang)程更為恰當(dang), 其影響量大約小一(yi)倍。
5 結束語(yu)
綜(zong)上所述, 大家可能已經了解到壓力變送(song)器的(de)選(xuan)型的(de)確(que)是個特(te)殊問題, 需要多花一些精力并通過(guo)對比才能選擇出性能#好的變送(song)器(qi)。變送(song)器(qi)選型(xing)時,用(yong)戶應根據工藝要求的(de)測量范圍(wei)選(xuan)擇變送器的(de)量程, 此時要做到以下(xia)三點: ¹所選(xuan)變(bian)送器的(de)量程(cheng)在變(bian)
送器的測量范(fan)圍內; º所選變送器的量程在變送器的實(shi)際可使用的量程比范圍內; » 所選(xuan)變(bian)送(song)(song)器的量程(cheng)(cheng)盡量接近變(bian)送(song)(song)器的#大量程(cheng)(cheng)。通常情況(kuang)下, 地衣點很容易做(zuo)到, 因為這是(shi)#基(ji)本(ben)的; 第二點要在幾個相鄰量程中做(zuo)出選擇(ze), 通常也可能做到; 第(di)三(san)點則要看(kan)各(ge)廠家變(bian)送器的相鄰量程的比(bi)值(zhi), 有(you)時候可以挑(tiao)選, 有時(shi)候就(jiu)沒有選擇余地了(le)。只做(zuo)到地衣點, 變(bian)送器的測(ce)量精度很(hen)難保證; 做到(dao)第(di)二(er)點, 變送器的測量精(jing)度基本保證; 做(zuo)到第三點, 變送器的(de)測量(liang)精度就(jiu)可能達到#佳值(zhi)。
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