影响天然气管道用压力变送器误差的几种因素

目前，国内对压力变送器的研究大多集中在变送器智能电路领域，而工作中的现场操作对压力变.送器产生的误差影响鲜有提及。因此，对经过调试的压力变送器进行误差研究具有一定的应用价值。3051型压力变送器进行各项调试操作，采集其调试前后的输出数据进行对比研究，观察变送器因调试产生的误差，为其实际应用提供了实验依据。
一、测试设备与测试要求
1.测试设备
       试验对象压力变送器，其量程为0~10MPa;通过恒温室对试验环境进行温度控制;采用艾默生475现场通信器进行数据采集、量程迁移、零位调试等操作;采用Const162气压泵、Const181A液压泵提供压力源;分别以空气和变压器油作为试验介质;采用Const273数字压力校验仪进行辅助数据采集以及压力大小控制。
2.测试要求
       控制环境温度为(20+0.5)℃，湿度为(50+2)%RH，消除环境因素对压力变送器示值的影响。将量程均分为8段,即选取9个检定点。压力.泵作为压力源，每个压力.点保持压力10s，通过数字万用表读取输出电流值。每个压力点重复5次实验，取5次读数平均值作为其参照数据。
二、实验
1.量程迁移对压力变送器产生误差影响
       对默认出厂设置0~10MPa的压力变送器按一、2测试要求进行检测，检测结果如表1所示。随着压力的增大，变送器输出电流误差值呈类似线性增大，这是由于变送器本身存在误差，并且用于控制压力源的标准压力计精度为0.01%FS，存在系统误差。在测试过程中，输出值稳定性较高，因此在标准状态下，3051型压力变送器可以完全满足西气东输各环节所需要的0.2级要求。

       接着，在测量允许范围内，使用艾默生475现场通信器将该压力变送器量程迁移为0~6MPa与0~14MPa，按测试要求进行检测，其结果如表2、表3所示。进行量程迁移后，实测电流值基本仍.呈线性变化，误差随量程的缩放产生了缩放变化，但没有出现预期中误差随量程缩放比例而呈一-定比例变化规律。这是由于罗斯蒙特压力变送器采用的微处理器包含了有关传感器响应压力和温度输人特性的信息，即输出信号已经受到了补偿调整。
总体概率误差公式:

       式中:TPE--总体概率误差;Ra--参考精度;TI一温度影响;SPI-静压影响;URL--一压力.上限值;URV-量程上限值;T--一环境温度。
       本次测试采用的压力变送器不是差压变送器，无静压影响SPI。在环境温度不变情况下，将量程扩大或缩小，温度影响TI数值会随之变大或缩小。在工厂表征曲线不变的情况下，总体概率误差TPE也会随之而改变，但TPE数值同时受Ra与SPI影响，因此在改变量程后，误差并没有呈一定比例变化。
        对量程的迁移并不能改变微处理器中的工厂表征曲线,虽然会给压力变送器带来--些人为误差，但在正常工作温度范围内，仍然可以满足其使用精度等级要求。在测量范围回迁至0~10MPa后，压力变送器的信号输出恢复正常值，未带来新的误差。
2.零位修正对压力变送器产生的误差影响
       选取经过一段时间正常使用后，零位出现少量漂移的压力变送器进行测试，其结果如表4所示。随着监测点压力值的增大，变压器输出电流值误差依然呈线性变化。整个测试过程中，数值跳动幅度较小，可说明在经过长期使用后，3051型压力变送器保持了较好的稳定性。
在该压力变送器泄压稳定30min后，对其进行零位修正操作，结果如表5所示。与表4对比可以发现，在零位修正完成后，随着压力值变大，误差值的递增幅度与零位修正前基本相同。这是由于,对压力变送器进行零位修正属于单点调整，对工厂表征曲线并未产生影响。在实际检定过程中，零位修正操作有助于补偿压力变送器因为安装位置不同而产生的客观影响，也可以消除变送器因长期使用造成的零位漂移。
3.检测介质对压力变送器产生的误差影响
       笔者选取变压器油为介质对上述修正过的压力变送器进行测试，结果如表6所示。与表1对比可知，在标准环境下，更换介质后，检定结果未发生明显改变。

       查阅相关资料获悉，更换检测介质后，压力变送器在检测过程中的放置角度会对其检测结果产生影响，因此，将受到介质(此处为变压器油)污染后的压力变送器水平放置进行测试，结果如表7所示。
       在标准条件下，受过变压器油污染的压力变送器测量误差未有明显变化，但是在测试过程中，输出数据跳动幅度变大，造成读数困难，尤其是在受到轻微震动后，该跳动幅度明显增大。这是由于压力变送器的传感器部分为扩散硅元件,灵敏度较高,黏附在其表面的变压器油无法彻底清除，在受到震动后直接对传感器造成影响，引起输出数据的波动。
       变压器油热膨胀系数为960×10^-6/℃，在环境温度发生变化后，由介质污染产生的零位温漂不在罗斯蒙特的工厂表征曲线囊括范围内，故带来的误差影响更为明显，在实际检测过程中应尽量避免。
三、结论
1.量程迁移操作不改变微处理器中的工厂表征曲线，虽然会给压力变送器带来人为误差，但该误差可以通过量程回迁消除。
2.零位修正操作可以修复温度变送器在长期使用后产生的零位漂移，误差值仍然保持线性。
3.液体检测介质会对压力变送器产生不可逆转的影响，会导致测量误差变大和示值不稳定，在实际操作过程中应避免。