压力变送器后续检定与数据处理

[摘要]以0.5级3051系列压力变送器为例,针对大中型企业在用压力变送器后续检定的需要,阐述了一种现场检定的解决方案,详细列举了检定前的准备工作、注意事项及检定过程。同时对检定规程中有关数据处理方面的条文进行了探讨,以供广大计量检定人员参考。
1背景
　　压力变送器主要应用于能源、化工、医药等大型工业企业的生产用压力管道中，通过测量被测点压力并用标准信号输出达到自动化生产及安全监控的目的。压力变送器按照输出信号可以分为两大类即电动压力变送器和气动压力变送器。电动压力变送器的输出信号为0~10mA、(4~20)mA的直流电流或者(1~5)V的直流电压;气动压力变送器的输出信号为20kPa~100kPa的气体压力。压力变送器按照被测压力可以分为绝压压力变送器、表压压力变送器和差压压力变送器。
　　其中输出信号为(4~20)mA的直流电流的表压.及差压变送器最为常用，以此类变送器作为主要讨论对象，并以0.5级的罗斯蒙特3051CD/CG系列压力变送器为例。这种(4~20)mA制式的压力变送器，一般采用两线制接法，优点是:抗干扰性能好;电流源内阻无穷大，电流传输不存在线电阻损失，可直接传输距离达数公里;也不会因电源接反而烧表,还易于判断线路通断。上限设为20mA是因为防爆的要求:在24V直流电压下，20mA的电流通断引起的火花能量不会引燃瓦斯等可燃气体。下限设为4mA的原因是为了能检测断线:正常工作时最低电流为4mA，当传输线路因故断线时，电流降为0mA。
　　在压力变送器的后续检定中，由于变送器在企业生产中应用广泛，数量众多，且体积较大，运输不便，很难做到送检;而在线现场检定又受环境影响较大，且效率较低。为及时正确地进行在用压力变送器的后续检定工作，与被检单位协商，由被检单位提供满足规程中环境温度要求(15C~25℃)的工作间，将被检压力变送器拆卸并送至该工作间，由检定员开展变送器的后续检定工作。这种形式的检定，既保证检定规程要求的环境要求，又能提高工作效率，可满足压力变送器使用数量较多的中大型能源、化工、医药等企业对于在用压力变送器的后续检定需求。
2检定前的准备工作
2.1标准器的选择
　　按照JJG882-2004《压力变送器检定规程》中的规定，标准器应选择便携，抗干扰性能良好的数字压力计及数字多用表(现在多用数字压力检验仪提供压力、电流测量及24V输出)。压力源应配备气动泵:提供(-100~500)KPa压力和液压泵:提供500KPa以.上压力。
2.2被检变送器的处理
　　由于后续检定的对象是在用的压力变送器，使用过程要接触大量化学物质、高温蒸汽等,其接口处的杂质较多且易产生锈蚀，应用细砂纸或钢丝球将接口横端面清洁干净，以使其与压力源接口处的密封垫片紧密接触，在加压过程中不发生泄露。变送器的压力传感腔室往往积存杂质及残液，在检定时会混入造压介质中造成污染或堵塞管路影响造压，应对其进行清洁，将接口对应侧通气阀打开并将接口朝下静置3分钟同时将残液放净，待排净残液后将通气阀拧紧。
2.3检定点的选取
　　按照规程规定包括上下限在内的5个点，分别为:0%FS、25%FS、50%FS、75%FS、100%FS,对应输出电流为:4mA、8mA、12mA、16mA、20mA。
2.4关于跃迁及处理方法
　　在用压力变送器往往会由于种种原因进行量程的跃迁，如果变送器进行了量值迁移，应首先计算对应的压力上下限差值，按常规检定合格后再用HART375手操器重新迁移回工作状态，这样既保证了被检变送器的检定符合规程要求又可满足实际使用。
2.5接线
　　变送器在静置1小时后达到热平衡，此时可将变送器安装到压力源对应快速接口，上，压力标准模块接另一侧快速接口。接线方式按照两线制压力变送器工作原理先将24V电源正极接数字多用表正极，再将数字多用表负极接压力变送器正极，然后将压力变送器负极接电源负极，最后检查接线无误后接通24V电源，要注意尽量按照先接线后通电的顺序，这样可以避免接线过程中由于带电接头碰触导致短路烧毁电源。
2.6检定前调整
　　由于检定过程中不允许再调整零点及量程，在检定开始前首先要确定被检变送器的零点及满量程是否超差，以便提高检定效率。3051系列变送器在接线柱端口侧方有两个按键，分别标明“Z”和“S”，Z按键调零，S按键调满量程。首先把阻尼调整至最小，在压力源加载0%FS压力值时，如果超差则按住变送器上Z端口5秒以上，使输出电流为4mA。再使压力源加载100%FS，超差则按变送器上S端口5秒以上，使输出电流为20mA。由于调节满量程对零点会有影响，这时要重新加载0%FS压力值看零位输出是否超差。而零位调整基本不会影响满量程输出，这一循环进行后基本就可以开始检定工作。
3检定项目
3.1外观检查
(1)按照规程规定目测变送器的铭牌是否完整、清晰，首先要检查是否具有CMC标识，这是计量器具必备的生产许可标识;如果是进口的变送器,则需要由被检单位提供该型号变送器的进口计量器具型式批准证书。然后检查是否标注变送器的名称、型号规格、测量范围、精度等级、额定工作压力等主要技术指标;制造厂的名称、出厂编号、生产日期;防爆类压力变送器还应有相应的防爆标志(一般用Ex表示);如果是差压变送器规程要求高、低压容室应有明显标记，一般在对应压力腔室底部用H代表高压室，L代表低压室。
(2)按照规程规定检查变送器零部件是否完好无损，紧固件是否有松动和损伤现象，可动部分是否灵活可靠。有显示单元的变送器，数字显示是否清晰，是否有缺笔画现象。
3.2绝缘电阻检定
　　后续检定的变送器只需检定变送器端子与外壳间的绝缘电阻，检定时分别将各端子与外壳用导线接人绝缘电阻表的正负接线柱，摇动绝缘电阻表摇把,测得端子与外壳之间的绝缘电阻不小于20MΩ即为.合格。
3.3基本误差检定
　　控制压力源平稳加压至上述各检定点，待数字压力校验仪显示压力值稳定后读取并记录对应输出电流值至上限，然后平稳泄压至各个检定点，读取并记录对应输出电流值至下限(注意上行程不记录下限点,下行程不记录上限点数据)，按规程要求只需两次循环即可。压力变送器的测量误差按公式(1)计算。
△A=Ad-As(1)
　　式中:△A一压力变送器各检定点的测量误差，单位:mA/V/kKPa;Ad一压力变送器上行程或下行程各检定点的实际输出值，单位:mA/V/kPa;As一压力变送器各检定点的理论输出值，单位:mA/V/kPa。
　　注意:误差的计算应按每次循环的单次实际输出值与理论值计算，取最大值即为各检定点的误差值，作为该检定点合格与否的判断,而不能按两次循环的平均值计算误差值。
3.4回差检定
　　基本误差检定结束后按照上下行程的测得值计算回差。回差计算公式如下，所得结果不大于最大允许误差即为合格。
△A=|Ad1-Ad2|(2)
　　式中:△A一压力变送器的回差，单位:mA/V/kPa;Ad1一压力变送器上行程各检定点的实际输出值，单位:mA/V/kPaoAd2一压力变送器下行程各检定点的实际输出值，单位:mAV/kKPa。
注意:回差的计算应分别对单次上下行程的实际输出值计算，取绝对值最大的差值即为回差值,不能按两次检定结果的平均值计算。
4对检定规程中关于数据处理方面的探讨
　　由于压力变送器使用频繁,通常在高温、高压、强腐蚀环境下工作，测量误差普遍较大，经常遇到临界超差情况，检定人员在判断合格与否时就有如下问题:某块压力变送器在75%FS检定点(对应输出电流标称值为16mA)时，最大测量值是15.9150mA，检定员进行修约时按保留3位小数进行处理，得结果15.915mA,并由此判定该变送器不合格;而被检单位人员提出不同意见，认为如果按照保留2位小数则应得结果为15.92mA,符合0.5级压力变送器最大允许误差±0.08mA的要求，应判定合格。
由此引起如下探讨:
　　根据检定规程中误差计算过程中数据处理原.则，小数点后保留的位数应以舍入误差小于压力变送器最大允许误差的为限，判断压力变送器是否
合格应以舍入以后的数据为准。
　　探讨的精度等级为0.5级、输出量程为4~20mA的压力变送器，其最大允许误差:△=±0.5%×(20-4)=±0.08mA
　　按照规程规定的保留位数要求，检定员一般保留三位小数，按照数据处理中四舍五人的原则最大修约数值为0005mA，即小于最大允许误差的1/10(为±0.008mA)，也小于最大允许误差的1/20(为±0.004mA)，完全符合规程要求。
　　而如果保留二位小数则最大舍人误差为0.005mA。这个结果小于变送器最大允许误差的1/10，而大于变送器最大允许误差的1/20，但在规程所列的“1/10~1/20”范围之内，也符合规程要求。
　　综上所述，0.5级变送器在数据处理时保留到小数点后二位和三位均应符合规程要求，但是在变送器的检定中，由于误差值的修约会引起判定结果的互相矛盾，这样就直接影响检定人员对于被检变送器合格与否的判断。
　　分析了几个精度等级的压力变送器，依据规程规定的修约判定极限值得出的最后保留位数的结果如表1。
 
　　由此可见，规程中关于小数点后位数的规定，只对0.5级的压力变送器的数据处理及结果判断有影响。
　　因此，将检定规程中数据处理原则所规定的“1/10~1/20”这一范围可统一规定为“1/20”这一单一值为宜。